Thèse Synthèse Totale de Strigolactones Non Canoniques et Développement d'Inhibiteurs de Protéines Alpha - Beta-Hydrolases Impliquées dans la Croissance Végétale H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie
École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes
Laboratoire de recherche : Institut de Chimie des Substances Naturelles
Direction de la thèse : François-Didier BOYER ORCID 0000000198557234
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Les strigolactones (SL) forment une famille de petites molécules dérivées des caroténoïdes qui constituent la dernière classe d'hormones identifiée chez les plantes impliquées dans le contrôle de leur architecture et qui sont aussi connues pour leur fonction dans la rhizosphère lors des interactions symbiotiques et parasitaires. Elles sont divisées en SL canoniques et non-canoniques. Les SL non-canoniques possèdent des structures variées avec un accès difficile. La caractérisation du récepteur des SL est un enjeu majeur même si des progrès importants ont été effectués sur la compréhension de la réception et sur la voie de signalisation. Le récepteur des SL appartenant à la super-famille des alpha/beta-hydrolases a été identifié chez plusieurs espèces dont le pois (RMS3/PsD14), la plante parasite Phelipanche ramosa (PrKAI2d3) et la plante parasite Orobanche cumana [OcKAI2d(s)] dans notre groupe. Le récepteur des SL possède une double fonction : une activité enzymatique et une fonction de récepteur jamais encore trouvée dans le monde végétal. La recherche d'inhibiteurs spécifiques de ces récepteurs est un enjeu important d'un point de vue fondamental pour comprendre leur fonctionnement mais aussi d'un point de vue plus appliqué pour contrôler l'architecture des plantes ou contrôler le parasitisme. Jusqu'à présent, les inhibiteurs des différents récepteurs de SL qui ont été développés sont peu ou pas efficaces sur nos plantes modèles (pois et P. ramosa). Dans ce projet de thèse nous chercherons à synthétiser de façon originale différentes SL non canoniques d'intérêt. Nous chercherons aussi à développer de nouveaux inhibiteurs à partir de résultats préliminaires obtenus dans notre groupe et par une nouvelle approche reposant sur notre connaissance des récepteurs RMS3, PrKAI2d3 et OcKAI2d(s). La synthèse de ces inhibiteurs sera développée à l'ICSN comme les tests d'activité in vitro sur les récepteurs de SL. Dans le cadre d'une collaboration active initiée depuis plusieurs années entre l'Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN-CNRS) et l'Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB-Sciences du Végétal INRAE/AgroParisTech) et Nantes Université (US2BN), l'activité biologique de ces inhibiteurs sera étudiée dans différents modèles.

Le degré de ramification d'une plante est une composante majeure de son architecture et a de multiples conséquences sur la valeur agronomique d'une variété que ce soit sur sa productivité, la qualité de la production (nombre et grosseur des fruits...) ou la tolérance aux stress biotiques. La domestication des espèces cultivées telles que le maïs ou le tournesol a conduit à une forte réduction de la ramification afin de diminuer le nombre d'inflorescences et de fleurs par plante ce qui a permis par la sélection d'augmenter leur taille et la grosseur des grains. Le contrôle de l'architecture des plantes, annuelles ou pérennes, est donc essentiel pour la productivité et l'adaptation des espèces cultivées. L'architecture est impliquée dans la qualité du bois des arbres forestiers, la quantité de biomasse jusqu'au remplissage des grains des céréales. Les travaux sur le contrôle de la ramification chez le pois ont conduit à l'identification d'une nouvelle classe d'hormones végétales, les strigolactones (SL) [1]. Ces molécules étaient déjà connues pour leur implication dans des relations symbiotiques et parasitaires dans la rhizosphère. Depuis 1966 on sait que la germination des graines des plantes parasites Striga et Orobanche contenues dans le sol est induite par les SL exsudées par les racines des plantes hôtes à des doses extrêmement faibles (10-12 M). Les Striga et les Orobanche, dont les millions de graines constituent une véritable pollution des sols, provoquent des dégâts importants sur de nombreuses cultures, notamment en Afrique (Striga) et dans le bassin méditerranéen (Orobanche). Ces parasites sont présents en France essentiellement en région Poitou-Charentes et dans le sud de la Vendée (Orobanche) sur colza, chanvre, tournesol et tabac. Ces mêmes molécules interviennent aussi dans la mise en place de la symbiose endomycorhizienne à arbuscules entre certains champignons du sol et plus de 80% des espèces végétales [2,3]. Plus récemment, il a été montré que les SL non seulement répriment le démarrage des bourgeons axillaires, mais contrôlent aussi la croissance secondaire des tiges, la hauteur de la plante, l'architecture racinaire et l'apparition de racines adventives [4]. L'étude des SL (voie de biosynthèse, voie de signalisation, mode d'action) a par conséquent des répercussions potentielles non seulement sur le rendement des espèces cultivées mais aussi sur la nutrition des plantes (principalement phosphate), le stress hydrique ou la tolérance aux plantes parasites. Les SL forment une famille de petites molécules dérivées des caroténoïdes [5,6]. La perception des SL pour la fonction hormonale implique une /-hydrolase ayant conservée une activité enzymatique. Le récepteur des SL chez le pois, plante particulièrement adaptée pour étudier la ramification du faitde son architecture, a été identifié et ses capacités de liaison et d'activité enzymatique sur les SL ont été évaluées. En développant des sondes moléculaires profluorescentes, possédant une activité biologique similaires aux SL, le laboratoire d'accueil a montré que le récepteur des SL se comporte comme une enzyme capable de ne transformer qu'une seule fois une strigolactone, ce qui explique le très faible rendement enzymatique rapporté jusqu'à présent [7,8]. Enfin un complexe covalent, jamais encore postulé, stable à diérents pH, entre le récepteur et le buténolide, issu de la SL, a été caractérisé [7]. Cela a permis de proposer un mécanisme de perception des SL où leur récepteur génère une réaction enzymatique irréversible pour produire son propre ligand covalent. En parallèle des travaux publiés par l'équipe d'accueil et de façon indépendante, les mêmes résultats ont été trouvés par une équipe chinoise [9]. Ce projet s'inscrit dans la suite du d'un travail de caractérisation du fonctionnement des récepteurs des SL des plantes vasculaires à l'ICSN [7,8,10,11,12].

L'objectif du projet de thèse est de développer la synthèse totale de strigolactones non canoniques et de concevoir des molécules inhibitrices du récepteur des strigolactones de plantes vasculaires avec la meilleure spécificité possible.

La synthèse organique permettra d'avoir accès aux molécules originales ciblées dans ce projet. La biochimie permettra d'avoir accès aux protéines d'intérêt.
Les tests biologiques permettront d'évaluer les composés synthétisés.