Axe 2 : Chimiodiversité – Biosynthèse

  

Responsables

  • Sylvie Baudino (St Etienne)
  • Joël Boustie (Rennes)
  • Erwan Poupon (Châtenay-Malabry)
  • Marcelino Suzuki (Banyuls)

 

2.1 Situation actuelle et contexte international

– La chimiodiversité reste une source de découverte actuelle notamment lorsque les molécules produites par un organisme peuvent être rapprochées d’un contexte écologique. Dans ce domaine de l’écologie chimique, l’élucidation des voies de biosynthèse constitue un enjeu majeur pour la compréhension fine des processus qui sont à l’œuvre. En effet, les phénomènes de co-évolution, par exemple, recouvrent des mécanismes fondamentaux comme la divergence fonctionnelle de séquences dupliquées ou encore la régulation et l’évolution d’agrégats de gènes. Les techniques, entre autres, de la (méta-)génomique, de la protéomique et de la métabolomique ont révolutionné, particulièrement au cours des deux dernières décennies, la connaissance de ces voies de biosynthèse (génétique des complexes multi-enzymatiques, cristallographie d’enzymes-clés, décryptage des voies biosynthétiques des micro-organismes non cultivés, etc). L’acquisition et le traitement de données en masse (ère des « big data ») constitue des défis technologiques incontournables de ce domaine par essence multidisciplinaire.

– Au-delà de la description de nouvelles entités moléculaires et d’une valorisation orientée par des observations de terrain ou en laboratoire, la compréhension des mécanismes intimes de biosynthèse est également importante. C’est ici que les stratégies biomimétiques en synthèse organique apportent des informations complémentaires sur les facteurs gouvernant la réactivité chimique des précurseurs engagés dans les voies de biosynthèse. La chimie en milieux confinés, la catalyse supramoléculaire, la chimie en flux… sont autant de technologies devant aujourd’hui être intégrées à la démarche de bio-inspiration. L’émergence de la complexité moléculaire et le contrôle de la chiralité au cours des voies de biosynthèse sont deux aspects particulièrement fascinants dans ce contexte.

– Finalement, la connaissance fine des processus biochimiques et chimiques impliqués dans la biosynthèse des métabolites spécialisés apparait comme une évidence à l’heure des révolutions de la biologie synthétique.

 

2.2 La France dans le contexte international

La France comble aujourd’hui un retard pris dans les années 1990 dans l’étude des voies de biosynthèse : des équipes de premier plan sont reconnues internationalement dans le domaine de la (bio)chimie végétale ou fongique, des micro-organismes ou encore des invertébrés marins, et certaines équipes initient des recherches dans le domaine de la (méta)-omique microbienne liée aux problématiques d’écologie chimique. Par ailleurs, il y a, historiquement en France, une petite communauté de chimistes organiciens s’intéressant aux stratégies biomimétiques et qui font, aujourd’hui, reculer les frontières du biomimétisme appliqués à la chimie des substances naturelles. L’ensemble des thèmes couvert dans l’axe 2 doit, à notre sens, être consolidé par des collaborations entre les chimistes, les biochimistes et les biologistes de l’évolution.

 

2.3 Objectifs spécifiques de l’axe

– Fédérer les forces impliquées dans les stratégies de recherche contextualisées de métabolites ainsi que pour l’étude des voies de biosynthèse et de leur régulation. Cela doit aller du fondamental à l’appliqué sur une large gamme d’organismes producteurs en focalisant en particulier sur des familles de métabolites particulières.

– Se placer comme interlocuteurs privilégiés à l’interface des autres axes du GDR.

 

2.4 Références sélectionnées

Travaux de recherche :

– “Biosynthesis of monoterpene scent compounds in roses”. Magnard J-L, Roccia A, Caissard J-C, Vergne P, Sun P, Hecquet R, Dubois A, Oyant LH-s, Jullien F, Nicolè F, Raymond O, Huguet S, Baltenweck R, Meyer S, Claudel P, Jeauffre J, Rohmer M, Foucher F, Hugueney P, Bendahmane M, Baudino S, Science 2015, 349, 81–83.
– “My way: non-canonical biosynthesis pathways for plant volatiles”. Sun P, Schuurink R C, Caissard J-C, Hugueney P, Baudino S., Trends Plant Sci. 2016, 21, 884–894.
– “Preakuammicine: a long awaited missing link in the biosynthesis of monoterpene indole alkaloids”. Benayad S, Ahamada K, Lewin G, Evanno L, Poupon E, Eur. J. Org. Chem. 2016, 1494–1499.
– “Manipulating simple reactive chemical units: fishing for alkaloids from complex mixtures”. Poupon E, Gravel E, Chem. Eur. J. 2015, 21, 10604–10615.
– “Biosynthesis in marine sponges: the radiolabelling strikes back”. Genta-Jouve G, Thomas O P, Phytochemistry Rev. 2013, 12, 425–434.
– “A single betaproteobacterium dominates the microbial community of the crambescidine-containing sponge Crambe crambe”. Croue J, West N J, Escande M L, Intertaglia L, Lebaron P, Suzuki M T,. Sci. Rep., 2013, 3 (2583).

Chapitres d’ouvrages :

-“Analysis of lichen metabolites, a variety of approaches”. le Pogam P, Herbette G, Boustie J,
– Chapt 11 in “Recent Advances in Lichenology: Methods and Approaches in Biomonitoring and Bioprospection” volume 1. (V Shlukla and S Upreti, Eds) Springer 2015, pp 229–261.

Mots clés : Chimie biomimétique ; Chimie des substances naturelles ; Voies de biosynthèse ; Mécanismes moléculaires