GENOMIQUE ET PRODUCTION NON ALIMENTAIRE Acides gras d’intérêt industriel obtenus par génie génétique

Genomics and Industrial Production Engineering of fatty acid metabolism for industrial uses

Laboratoire de biogenèse membranaire, CNRS UMR 5544, Université Victor-Segalen, Bordeaux 2, 146, rue Léo-Saignat, Case 92, 33076 Bordeaux Cedex, France

Résumé

La caractérisation de mutants de plantes déficients pour la synthèse de lipides, l’évolution des techniques de la biologie moléculaire et le séquençage de la totalité du génome d’Arabidopsis thaliana sont des éléments qui ont rendu possible la manipulation par voie génétique de la composition en acides gras des huiles végétales. Parmi les enzymes impliquées dans la synthèse des acides gras et des triacylglycérols, les acyl-ACP thioestérases, les désaturases, les hydroxylases, les transacylases et les élongases sont des protéines stratégiques pour la modification du profil des acides gras des huiles végétales. Il est effectivement possible de diminuer la longueur moyenne de la chaîne carbonée des acides gras de colza par l’introduction du gène codant pour l’acyl-ACP thioestérase de la baie de Californie. L’huile issue de colza génétiquement modifié présente un taux de 50% en C12. Ce taux a été fortement augmenté par croisement avec une variété modifiée par le gène codant pour la lyso-acide phosphatidique acyltransférase (LPAAT) de noix de coco. L’introduction ou la suppression d’une insaturation dans la chaîne carbonée d’un acide gras a également été réalisée. La transformation par le gène anti-sens de la stéaroyl-ACP désaturase a permis de créer des variétés de colza dont l’acide gras majoritaire est le C18:0. De même, des variétés de soja produisant de l’huile enrichie en acide oléique ou linolénique ont été obtenues respectivement par inactivation des gènes des DELTA12 et DELTA15 désaturases. La position de l’insaturation peut être également modifiée. Une huile riche en acide pétrosélinique (C18:1, DELTA6) résulte de l’introduction du gène de la palmitoyl-ACP DELTA4 désaturase de coriandre et de la stéaroyl-ACP DELTA9 désaturase en anti-sens. Enfin, de l’huile de colza riche en acides polyinsaturés a été obtenue par croisement de colza modifié par introduction des gènes de DELTA6 et DELTA12 désaturases de Mortierella alpina. Une huile de colza à haute teneur en acide érucique est en cours d’élaboration; pour y parvenir l’introduction du gène de la LPAAT de Limnanthes alba est nécessaire. Le colza obtenu est capable de synthétiser de la tri-érucine mais la teneur en acide érucique n’est que faiblement augmentée. Enfin, il est possible de modifier par ingénierie génétique les propriétés des désaturases et des thioestérases, laissant présager la possibilité de faire de l’huile à façon. Les limites de ces modifications de la composition en acides gras des huiles par génie génétique seront également présentées.

Abstract

The manipulation of plant fatty acid metabolism in such ways as to produce new valuable vegetable oils has recently increased. A number of factors such as new molecular biology technologies, lipid-deficient mutant characterizations and the complete sequencing of the A. thaliana genome have all converged to make engineering fatty acid metabolism particularly attractive. The main targets involved in the different genetic manipulations concerned are the genes encoding the enzymes involved in the triacylglycerol pathways: acyl-ACP thioesterase, desaturases, transacylases, elongases, and hydroxylases. These genes are used in the different processes to modify the chain length, the unsaturation degree and the double-bound position of the carbon chain of fatty acid. The engineering of oilseeds for industrial uses and human food has been successfully achieved. One of these successes has been a transgenic rapeseed able to produce oil containing up to 90% of lauric acid obtained by introducing genes from foreign plants. The increase of the saturated fatty acid content of oilseed by genetic manipulation has also been equally achieved, soybean and rapeseed with high stearate content have been obtained. The production of unusual fatty acids such as polyunsaturated, epoxy, hydroxy, acetylenic, petroselinic and erucic from common crops are also in progress. Finally, metabolism studies using a high laurate rapeseed line show that manipulations of the lipid biosynthesis pathways have limitations and, as a consequence, new strategies are being elaborated