Visite d'un laboratoire de recherche

Nous nous sommes rendus à l’Université de Lille 1, (Université des Sciences et Technologies). Nous avons été accueillis par Mme Rambaud, maitre de conférences. Son métier combine des charges d’Enseignement en Licence et en Master et de Recherche. Avec les étudiants, elle enseigne plus particulièrement sa spécialité : les biotechnologies et la culture in vitro. Au laboratoire elle encadre un étudiant en thèse.

Au niveau recherche, elle travaille au sein du laboratoire de Biotechnologies Végétales de l’Institut Charles Viollette. Elle s’intéresse plus particulièrement au métabolisme secondaire. Son principal sujet d’étude concerne la chicorée (vidéo). C’est une plante régionale d’intérêt.

Découvrez le compte-rendu de la visite :

Qu’est-ce que le métabolisme secondaire ?

Par opposition au métabolisme primaire qui concerne la croissance, le développement et la reproduction normale d'un organisme ou d’une cellule, le métabolisme secondaire ou spécialisé regroupe toutes les réactions et molécules avec les fonctions de communication, de reproduction et de défense.

Les molécules produites par ce métabolisme peuvent avoir un intérêt dans le domaine de la cosmétique (produits de beauté) ou de la thérapeutique (médicaments). Par exemple la morphine est un métabolite secondaire produit par les pavots qui peut être utilisée comme anti-douleur.

Chez les plantes on trouve 3 types de métabolites secondaires ; les alcaloïdes (par ex. la morphine, la nicotine), les terpènoïdes (par ex. les huiles essentielles) et les composés phénoliques.

Chez la chicorée, on trouve principalement 2 familles :

- des composés phénoliques (par ex. l’acide chlorogénique ou iso chlorogénique) qui peuvent avoir des effets antioxydants (applications dans le domaine de la cosmétique) ou antiviraux (applications thérapeutiques).

- des terpénoïdes qui sont responsables du gout amer des endives.

Mme Rambaud développe des systèmes de culture in vitro pour étudier du point de vue fondamental les chaines métaboliques à l’origine de ces molécules et pour essayer de produire plus de molécules intéressantes.

Qu’est-ce que la culture in vitro ?

La culture in vitro permet de cultiver et de multiplier des plantes en laboratoire. C’est une méthode de culture où les conditions de température et de lumière sont régulées. Elle présente l’avantage d’être autonome et de ne pas prendre beaucoup de place.

Les plantes sont cultivées dans des tubes ou des bocaux dans des conditions aseptiques (il n’y a pas de bactéries ou de champignons), l’air des récipients est stérile. Tout ce dont a besoin la plante po

ur se développer est fourni : le sol est constitué de gélose qui contient l’eau et les sels minéraux. Les plantes utilisent l’énergie lumineuse pour se développer, mais on apporte un peu de sucre dans le milieu pour favoriser leur développement.

On peut conserver la même plante en tube pendant plusieurs mois : il suffit de la repiquer quand le milieu est épuisé.

On peut utiliser la culture in vitro pour multiplier les plantes en grande quantité.

Par exemple : en divisant les tiges de Pomme de Terre ou le houblon en conservant un bourgeon par fragments, on peut obtenir 10 plantes pour une divisée en 1 mois !

La culture in vitro est aussi utilisée pour éliminer les maladies virales chez les plantes. Dans ce cas on utilise les méristèmes car ils restent indemnes de virus. Un méristème est un petit massif de cellules souches qui constitue la plus petite unité du bourgeon. Cette technique a notamment permis de sauver la Violette de Toulouse utilisée en parfumerie et dans les bonbons.

Méristème d’œillet Régénération d’un œillet à partir du méristème

Culture in vitro et biotechnologies

Le fait de les cultiver en laboratoire permet de mieux contrôler les facteurs de développement. On peut jouer sur de nombreux paramètres : température, éclairage, nature du substrat (gélosé ou liquide), composition du milieu de culture.

Par exemple : en jouant sur l’équilibre hormonal apporté dans le milieu de culture on peut influencer le type de développement. Les auxines favorisent le développement de racines, les cytokinines, le bourgeonnement.

Si l’on augmente fortement l’apport d’auxines on va avoir la formation d’un cal. C’est une prolifération de cellules indifférenciées. Ce qui permet au passage la production de beaucoup de biomasse et donc de métabolites secondaires.

Cal de carotte ( A droite). Le cal d’aubépine (A gauche) produit des anthocyanes qui peuvent servir de médicaments dans les maladies cardio-vasculaires.

On peut transformer génétiquement les plantes en utilisant des bactéries : Agrobacterium tumefaciens ou Agrobacterium rhizogenes. Ce sont des bactéries qui vivent naturellement dans le sol et qui injectent dans la plante du matériel génétique. Dans le cas d’Agrobacterium rhizogenes cela provoque chez la plante le développement de très nombreuses racines.

En utilisant cette propriété, Mme Rambaud a mis au point des cultures de racines de chicorée en milieu liquide. Elle peut ainsi avoir facilement de grandes quantités de racines qui en plus produisent beaucoup plus de métabolites secondaires que la plante entière. En utilisant des bactéries modifiées elle peut transformer ces chevelus racinaires et étudier précisément les chaines métaboliques.

Un autre sujet qui est développé au laboratoire concerne le houblon, autre plante d’intérêt régional.

En effet, Les fleurs de houblon produisent des molécules qui présentent une forte activité antibiotique qui pourrait permettre de lutter contre les bactéries multi résistantes. Ces bactéries représentent un gros problème de santé publique puisqu’elles résistent aux antibiotiques connus pour le moment.

Le laboratoire travaille donc à la mise au point d’un système de culture pour produire cette molécule dans un système in vitro.