FRANKLIN, Maria Lucia Torres. Estudo do metabolismo dos lipídeos de membranas do cloroplasto e dos genes associados em Vigna unguiculata (L.) Walp. em condição de déficit hídrico e reidratação subseqüente. 2008. 153 f. Tese (Doutorado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2008. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-20T18:09:28Z No. of bitstreams: 1 2008_tese_mltfranklin.pdf: 2107179 bytes, checksum: 0fd5898d4f6562339271427743469225 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-26T20:07:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_tese_mltfranklin.pdf: 2107179 bytes, checksum: 0fd5898d4f6562339271427743469225 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T20:07:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_tese_mltfranklin.pdf: 2107179 bytes, checksum: 0fd5898d4f6562339271427743469225 (MD5) Previous issue date: 2008 / Membranes are main targets of degradation by reactive oxygen species and hydrolytic activities induced by drought. Chloroplasts lipid biosynthesis, especially galactolipids monogalactosyl-diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl-diacylglycerol (DGDG) are important for plant tolerance to water deficit and for recovery after rehydration. In this thesis, we studied the metabolism of the chloroplast membrane lipids, MGDG, DGDG, sulphoquinovosyl-diacylglycerol (SQDG), phosphatidyl-glycerol (PG) under drought and during recovery from drought. Aiming this, we measured leaf lipids content, followed 14C-acétate incorporation and expression of genes coding for chloroplast membrane lipid synthases (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 and PGP1) during drought and recovery. In order to better understand the relationship between drought tolerance and lipid metabolism, two cultivars of Vigna unguiculata L. Walp, one drought tolerant (cv. EPACE) the other drought susceptible (cv. 1183) were compared. The cDNA complete sequences for VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 and VuPGP1 were obtained from screening of a V.unguiculata cDNA library. The results showed that under water stress conditions, the tolerant cultivar, besides its ability to preserve its lipids pool despites drought, is able to strongly stimulate the DGDG biosynthesis, increasing the DGDG:MGDG ratio in its membranes. We suggest that DGDG accumulated under drought condition, when phosphate is deficient, is exported for extrachloroplastic membranes, and thus contributes to plant drought tolerance. Effects of loss of water on cell membranes have direct consequences on plant capacity to recover from stress. 48 hours after rewatering, the susceptible cv. 1183 was not able to fully recover from a moderate stress in terms of leaf galactolipid content and acetate incorporation into MGDG. In EPACE-1, MGDG leaf content remained unchanged after rehydration and DGDG remained higher than in the control plants. In conclusion, our results highlight the importance of membrane lipids in plant adaptation to water deficit and in their capacity to recover from stress. Of particular importance is the balance between lipid classes with various physico-chemical properties (SQDG versus PG, DGDG versus MGDG), since they most likely have a profound influence on membrane structure and function. / As membranas biológicas são alvos preferenciais dos efeitos deletérios do estresse hídrico, induzidos por ação de enzimas hidrolíticas e espécies reativas do oxigênio (ERO), ambas estimuladas durante o estresse. A biossíntese dos lipídeos dos cloroplastos pode ser importante para a tolerância ao estresse hídrico e para a recuperação após reidratação. Nesse trabalho nos estudamos o metabolismo dos cloroplastos, monogalactosil-diacilglicerol (MGDG), digalactosil-diacilglicerol (DGDG), sulfoquinovosil-diacilglicerol (SQDG), phosphatidil-glicerol (PG), no âmbito do déficit hídrico e da reidratação após o fim do estresse. Com este intuito, nos medimos o teor dos lipídeos da folhas, acompanhamos a incorporação do precursor 14C-acetato nos lipídeos e analisamos a expressão dos genes codificadores das enzimas de síntese chave dos lipídeos (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 e PGP1) durante o estresse hídrico e após a reidratação. Visando de uma melhor compreensão da relação entre o metabolismo destes lipídeos e a tolerância a seca, nos trabalhamos com duas cultivares de Vigna unguiculata L. Walp, uma tolerante (cv. EPACE) e outra sensível (cv. 1183) a seca. Por meio de varredura diferencial de um biblioteca de cDNA de V.unguiculata, foram obtidas as seqüências completas dos cDNA dos genes VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 e VuPGP1. Os resultados mostram que em condições de estresse hídrico a cultivar tolerante, além de preservar seu teor de lipídeos durante a seca, é igualmente capaz de estimular a biossíntese do DGDG aumentando significativamente a relação DGDG:MGDG de suas membranas. Nós sugerimos que o DGDG acumulado em condição de seca é transportado para as membranas externas ao cloroplasto e que isso contribui para a tolerância à seca. Os efeitos da desidratação celular sobre as membranas têm conseqüências diretas sobre a capacidade das plantas a se recuperarem após reidratação. 48 horas após a rega, a cv. sensível 1183 não é capaz de se recuperar em termos de teor de galactolipídeos e incorporação do precursor. Na cv. tolerante, no entanto, o teor de DGDG permanece elevado, mesmo após a reidratação. Em conclusão, nossos resultados sugerem a importância dos lipídeos membranares na tolerância/sensibilidade das plantas ao déficit hídrico, em particular o balanço entre as classes lipídicas de propriedades físico-químicas diferentes (SQDG versus PG e DGDG versus MGDG) que poderiam afetar a estrutura e o funcionamento das membranas.

Current crop and climate modeling studies predict temperature extremes that may add future challenges to global food and agriculture production systems due to yield decreases in our staple cereal crops. Although there have been some temperature stress adaptation traits and a few associated genes discovered in plants for enhanced thermotolerance, very little is known about these traits in our major cereal crops, particularly in maize. Furthermore, the limited availability of appropriate selection environments and accurate phenotyping, including functional traits for selection, have been major hurdles to overcome in making meaningful gains towards improved thermotolerance in breeding programs. Previous reports have established that dynamic changes in leaf membrane lipids occur when exposed to temperature stress and many have tried to identify specific lipid classes, individual species, or levels of unsaturation as indicators of tolerance or susceptibility. In this study, several types of cereals, with special emphasis on maize, are studied with the goal to expand the understanding of the leaf lipid membrane characteristics and responses when exposed to temperature stress and to find evidence of heritable lipid biomarker(s) that could be used in breeding for enhanced thermotolerance. Leaf lipids for maize inbred lines and twelve hybrids exhibiting differential tolerance to high temperature stress were analyzed after growing in a controlled environment at optimal and high temperature stress conditions. It was hypothesized that the newly introduced ratios of monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) and digalactosyldiacylglycerol (DGDG) containing acyl chains with total 36 carbons and 6 double bonds (36:6) compared to those with 36 carbons and 5 double bonds (36:5), here termed the MGDG and DGDG “Unsaturation Ratios” can be used to differentiate the changes in the plastidic lipid membrane unsaturation levels and to aid in identifying heat tolerant genotypes. An analysis of the MGDG and DGDG Unsaturation Ratios was performed on twenty-five diverse parents of the nested-association mapping (NAM) population, Mo17, and one hundred and ninety-one B73 x B97 recombinant inbred lines (RILs) grown in field conditions. The selected lipid phenotypes were found to be as diverse as the inbred lines in which they were measured and showed a large differential between the temperate inbred lines B73 and B97. Allelic variation controlling the differences in MGDG and DGDG Unsaturation Ratios was identified in the B73 x B97 RIL subpopulation through linkage mapping analysis. Finally, an analysis of the MGDG and DGDG Unsaturation Ratios was performed across eight of the world’s most important cereal crops. The results of these studies provide preliminary evidence that the MGDG and DGDG Unsaturation Ratios may be beneficial lipid biomarkers that can be used to screen germplasm in breeding programs for improved thermotolerance for our most important cereal crops with the potential to differentiate tolerance in germplasm even without the presence of the ideal selection environment.

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Les membranes cellulaires sont des cibles préférentielles de la dégradation induite par les espèces réactives de l’oxygène produites durant la sécheresse et par la stimulation d’activités hydrolytiques. La biosynthèse des lipides des chloroplastes peut être importante pour la tolérance à la sécheresse ainsi que pour la reprise après réhydratation. Dans ce travail nous avons étudié le métabolisme des lipides des membranes chloroplastiques, monogalactosyldiacylglycerol (MGDG), digalactosyl-diacylglycerol (DGDG), sulfoquinovosyldiacylglycerol (SQDG), phosphatidyl-glycerol (PG), dans le cadre de la sécheresse et de la reprise après la fin de la contrainte hydrique. Dans ce but, nous avons mesuré la teneur des lipides des feuilles, suivi l’incorporation du précurseur 14C-acétate dans les lipides et analysé l’expression des gènes codant les enzymes de biosynthèse des lipides (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 et PGP1) durant le stress hydrique et après réhydratation. Afin de mieux comprendre le rapport entre le métabolisme de ces lipides et la tolérance à la sécheresse, nous avons travaillé sur deux cultivars de Vigna unguiculata L. Walp, un tolérant (cv. EPACE) et l’autre sensible (cv. 1183) à la sécheresse. Les séquences complètes des ADNc des gènes VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 et VuPGP1 ont été obtenues par le criblage d’une banque d’ADNc de V.unguiculata. Les résultats montrent qu’en condition de stress hydrique le cultivar tolérant, en plus de préserver la teneur en lipides, est capable de stimuler la biosynthèse du DGDG augmentant significativement le rapport DGDG:MGDG de ces membranes. Nous suggérons que le DGDG accumulé en sécheresse est exporté vers les membranes extrachloroplastiques et que cela contribue à la tolérance à la contrainte hydrique. Les effets de la perte d’eau cellulaire sur les membranes ont des conséquences directes sur la capacité des plantes à reprendre après réhydratation. 48 heures après réarrosage, le cv. sensible 1183 n’est pas capable de récupérer en termes de teneurs en galactolipides et incorporation de précurseur. Chez le cv. tolérant, par contre, la teneur en DGDG demeure élevé, même après réhydratation. En conclusion, nos résultats suggèrent l’importance des lipides membranaires dans la tolérance/sensibilité des plantes au déficit hydrique, en particulier la balance entre des classes lipidiques de propriétés physico-chimiques différentes (SQDG versus PG et DGDG versus MGDG) qui pourraient affecter la structure et le fonctionnement des membranes / Membranes are main targets of degradation by reactive oxygen species and hydrolytic activities induced by drought. Chloroplasts lipid biosynthesis, especially galactolipids monogalactosyl-diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl-diacylglycerol (DGDG) are important for plant tolerance to water deficit and for recovery after rehydration. In this thesis, we studied the metabolism of the chloroplast membrane lipids, MGDG, DGDG, sulphoquinovosyl-diacylglycerol (SQDG), phosphatidyl-glycerol (PG) under drought and during recovery from drought. Aiming this, we measured leaf lipids content, followed 14Cacétate incorporation and expression of genes coding for chloroplast membrane lipid synthases (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 and PGP1) during drought and recovery. In order to better understand the relationship between drought tolerance and lipid metabolism, two cultivars of Vigna unguiculata L. Walp, one drought tolerant (cv. EPACE) the other drought susceptible (cv. 1183) were compared. The cDNA complete sequences for VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 and VuPGP1 were obtained from screening of a V.unguiculata cDNA library. The results showed that under water stress conditions, the tolerant cultivar, besides its ability to preserve its lipids pool despites drought, is able to strongly stimulate the DGDG biosynthesis, increasing the DGDG:MGDG ratio in its membranes. We suggest that DGDG accumulated under drought condition, when phosphate is deficient, is exported for extrachloroplastic membranes, and thus contributes to plant drought tolerance. Effects of loss of water on cell membranes have direct consequences on plant capacity to recover from stress. 48 hours after rewatering, the susceptible cv. 1183 was not able to fully recover from a moderate stress in terms of leaf galactolipid content and acetate incorporation into MGDG. In EPACE-1, MGDG leaf content remained unchanged after rehydration and DGDG remained higher than in the control plants. In conclusion, our results highlight the importance of membrane lipids in plant adaptation to water deficit and in their capacity to recover from stress. Of particular importance is the balance between lipid classes with various physico-chemical properties (SQDG versus PG, DGDG versus MGDG), since they most likely have a profound influence on membrane structure and function

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / As membranas biolÃgicas sÃo alvos preferenciais dos efeitos deletÃrios do estresse hÃdrico, induzidos por aÃÃo de enzimas hidrolÃticas e espÃcies reativas do oxigÃnio (ERO), ambas estimuladas durante o estresse. A biossÃntese dos lipÃdeos dos cloroplastos pode ser importante para a tolerÃncia ao estresse hÃdrico e para a recuperaÃÃo apÃs reidrataÃÃo. Nesse trabalho nos estudamos o metabolismo dos cloroplastos, monogalactosil-diacilglicerol (MGDG), digalactosil-diacilglicerol (DGDG), sulfoquinovosil-diacilglicerol (SQDG), phosphatidil-glicerol (PG), no Ãmbito do dÃficit hÃdrico e da reidrataÃÃo apÃs o fim do estresse. Com este intuito, nos medimos o teor dos lipÃdeos da folhas, acompanhamos a incorporaÃÃo do precursor 14C-acetato nos lipÃdeos e analisamos a expressÃo dos genes codificadores das enzimas de sÃntese chave dos lipÃdeos (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 e PGP1) durante o estresse hÃdrico e apÃs a reidrataÃÃo. Visando de uma melhor compreensÃo da relaÃÃo entre o metabolismo destes lipÃdeos e a tolerÃncia a seca, nos trabalhamos com duas cultivares de Vigna unguiculata L. Walp, uma tolerante (cv. EPACE) e outra sensÃvel (cv. 1183) a seca. Por meio de varredura diferencial de um biblioteca de cDNA de V.unguiculata, foram obtidas as seqÃÃncias completas dos cDNA dos genes VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 e VuPGP1. Os resultados mostram que em condiÃÃes de estresse hÃdrico a cultivar tolerante, alÃm de preservar seu teor de lipÃdeos durante a seca, à igualmente capaz de estimular a biossÃntese do DGDG aumentando significativamente a relaÃÃo DGDG:MGDG de suas membranas. NÃs sugerimos que o DGDG acumulado em condiÃÃo de seca à transportado para as membranas externas ao cloroplasto e que isso contribui para a tolerÃncia à seca. Os efeitos da desidrataÃÃo celular sobre as membranas tÃm conseqÃÃncias diretas sobre a capacidade das plantas a se recuperarem apÃs reidrataÃÃo. 48 horas apÃs a rega, a cv. sensÃvel 1183 nÃo à capaz de se recuperar em termos de teor de galactolipÃdeos e incorporaÃÃo do precursor. Na cv. tolerante, no entanto, o teor de DGDG permanece elevado, mesmo apÃs a reidrataÃÃo. Em conclusÃo, nossos resultados sugerem a importÃncia dos lipÃdeos membranares na tolerÃncia/sensibilidade das plantas ao dÃficit hÃdrico, em particular o balanÃo entre as classes lipÃdicas de propriedades fÃsico-quÃmicas diferentes (SQDG versus PG e DGDG versus MGDG) que poderiam afetar a estrutura e o funcionamento das membranas. / Membranes are main targets of degradation by reactive oxygen species and hydrolytic activities induced by drought. Chloroplasts lipid biosynthesis, especially galactolipids monogalactosyl-diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl-diacylglycerol (DGDG) are important for plant tolerance to water deficit and for recovery after rehydration. In this thesis, we studied the metabolism of the chloroplast membrane lipids, MGDG, DGDG, sulphoquinovosyl-diacylglycerol (SQDG), phosphatidyl-glycerol (PG) under drought and during recovery from drought. Aiming this, we measured leaf lipids content, followed 14C-acÃtate incorporation and expression of genes coding for chloroplast membrane lipid synthases (MGD1, MGD2, DGD1, DGD2, SQD2 and PGP1) during drought and recovery. In order to better understand the relationship between drought tolerance and lipid metabolism, two cultivars of Vigna unguiculata L. Walp, one drought tolerant (cv. EPACE) the other drought susceptible (cv. 1183) were compared. The cDNA complete sequences for VuMGD1, VuMGD2, VuDGD1, VuDGD2, VuSQD2 and VuPGP1 were obtained from screening of a V.unguiculata cDNA library. The results showed that under water stress conditions, the tolerant cultivar, besides its ability to preserve its lipids pool despites drought, is able to strongly stimulate the DGDG biosynthesis, increasing the DGDG:MGDG ratio in its membranes. We suggest that DGDG accumulated under drought condition, when phosphate is deficient, is exported for extrachloroplastic membranes, and thus contributes to plant drought tolerance. Effects of loss of water on cell membranes have direct consequences on plant capacity to recover from stress. 48 hours after rewatering, the susceptible cv. 1183 was not able to fully recover from a moderate stress in terms of leaf galactolipid content and acetate incorporation into MGDG. In EPACE-1, MGDG leaf content remained unchanged after rehydration and DGDG remained higher than in the control plants. In conclusion, our results highlight the importance of membrane lipids in plant adaptation to water deficit and in their capacity to recover from stress. Of particular importance is the balance between lipid classes with various physico-chemical properties (SQDG versus PG, DGDG versus MGDG), since they most likely have a profound influence on membrane structure and function.

Master of Science / Department of Plant Pathology / William W. Bockus / The effects of tan spot on lipid profiles in wheat leaves were quantified by mass spectrometry. Inoculation with Pyrenophora tritici-repentis significantly reduced the amount of many lipids, including the major lipids monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) and digalactosyldiacylglycerol (DGDG), in leaves over time. These two lipids accounted for 89% of the mass spectral signal of detected lipids in wheat leaves. Reductions in amounts of lipids were at much higher rates over time for susceptible cultivars compared with resistant cultivars. Furthermore, data show that cultivars resistant to tan spot have different lipid profiles when compared with susceptible cultivars. Resistant cultivars had more MGDG and DGDG than susceptible ones, even in non-inoculated leaves. Using linear models that were fit to data, non-inoculated cultivars with a rating of 1 (highly resistant to tan spot) were calculated to have 66.1% more MGDG and 52.7% more DGDG signal than cultivars with a rating of 9 (highly susceptible). These latter findings are indirect evidence that the amounts of some lipids in wheat leaves may be determining factors in the resistance response of cultivars to tan spot.

Les plastes sont des organites semi-autonomes qui dérivent d'un événement unique d'endosymbiose entre une cyanobactérie et une cellule eucaryote ancestrale. Le plaste le mieux caractérisé est le chloroplaste des cellules de plantes et d'algues vertes. À la différence des systèmes membranaires eucaryotes qui sont en général riches en phospholipides, les membranes des plastes végétaux se composent à plus de 70% de galactoglycérolipides (monogalactosyldiacylglycérol, MGDG ; digalactosyldiacylglycérol, DGDG). Leur synthèse est assurée par des galactosyltransférases, les MGDG synthases (EC 2.4.1.46) et les DGDG synthases (EC 2.4.1.241) localisées dans les membranes de l'enveloppe qui limitent l'organite. Chez les plantes, les galactolipides sont essentiels pour la biogenèse des plastes mais aussi à la synthèse de membranes extraplastidiales sous certaines conditions physiologiques telles qu'en carence de phosphate.La plupart des parasites Apicomplexes (protozoaires parasites à mode de vie intracellulaire) possèdent une structure plastidiale, non photosynthétique, contenant un ADN circulaire. Cet organite, baptisé apicoplaste, a pour origine phylogénétique une endosymbiose secondaire entre deux eucaryotes, avec ingestion d'une algue rouge unicellulaire par un protozoaire ancestral, suivie d'une disparition de la plupart des structures subcellulaires de l'algue. Des protéines codées par des gènes nucléaires sont importées dans l'apicoplaste et impliquées dans des voies métaboliques typiques des plantes telles que la biosynthèse d'acides gras par le système FASII.Des lipides aux propriétés chromatographiques proches de celles du MGDG et du DGDG ont pu être détectés dans des extraits de Plasmodium falciparum et Toxoplasma gondii, suggérant l'existence d'une voie de biosynthèse des galactolipides comparable à celle existant dans le chloroplaste. Au moyen d'une série d'anticorps dirigés contre le DGDG, un premier objectif de ce travail de thèse a été de caractériser la localisation d'un épitope de structure proche du digalactolipide chloroplastique (DGLE pour digalactolipid-like epitope) chez P. falciparum et déterminer l'évolution de la distribution subcellulaire de cet épitope au cours du cycle cellulaire du parasite. Ces études suggèrent qu'un lipide de structure proche du DGDG est associé à des systèmes membranaires en périphérie de la cellule, en particulier le complexe membranaire interne. Des parasites transgéniques exprimant une MGDG synthase exogène de plante ont été générés. L'accumulation remarquable à la fois de MGDG et de DGDG chez ces transformants démontre d'une part que l'enzyme de plante est fonctionnelle, catalysant la synthèse de MGDG, et d'autre part qu'une glycosyltransférase de P. falciparum est capable ensuite de catalyser de grandes quantités de DGDG. Le rôle possible de cette glycosyltransférase dans la synthèse du DGDG reste à établir. Un second objectif de cette thèse était d'évaluer le potentiel dans P. falciparum de composés inhibant la synthèse des galactolipides de plante dans une visée thérapeutique. Un criblage à haut débit robotisé d'une banque de 24.000 molécules nous a permis d'identifier des inhibiteurs de la MGDG synthase 1 d'Arabidopsis thaliana, parmi lesquels deux composés présentent un effet inhibiteur mesuré par une CI50 de l'ordre 10 µM sur l'activité MGDG synthase. Nous avons pu caractériser l'effet de ces molécules comme compétiteurs de la fixation du diacylglycérol. Une activité inhibitrice de la prolifération de P. falciparum a pu être mesurée in vitro bien qu'aucune enzyme homologue à la MGDG synthase n'ait pu être identifiée in silico sur les banques de données relatives aux Apicomplexes. Une diversification de la structure du châssis moléculaire a été conduite afin d'améliorer 1) l'effet herbicide et 2) l'inhibition de la croissance des parasites et de développer ainsi de nouvelles molécules antipaludiques, qui puissent être qualifiées de médicaments herbicides. L'étude de 250 analogues a permis de progresser de façon substantielle dans le sens d'une meilleure sélectivité avec des composés actifs à 200 nM.Il n'est pas exclu que les molécules sélectionnées pour leur capacité à inhiber une activité MGDG synthase exercent, chez P. falciparum, un effet sur une autre cible. Nous avons conduit une expérience visant à isoler la(les) protéine(s) cible(s) des molécules bioactives par chromatographie d'affinité, puis identifié ces protéines après digestion trypsique par spectrométrie de masse. Une perspective de ce travail consiste à caractériser certaines de ces cibles candidates.Le développement de candidats-médicaments est un processus long selon le schéma classique, depuis la validation d'une cible jusqu'aux essais cliniques. La nouvelle classe de compétiteurs du diacylglycérol caractérisée dans ce travail de thèse présente des propriétés intéressantes dans une visée thérapeutique, qu'il sera important d'optimiser dans l'avenir.

Les galactoglycérolipides (i.e. monogalactosyldiacylglycérol, MGDG et digalactosyldiacylglycérol, DGDG) sont les lipides majeurs des membranes des chloroplastes, représentant jusqu'à 80% de la composition membranaire plastidiale. La synthèse de ces galactolipides est catalysée par deux types de galactosyltransférases, les MGDG synthases (ou MGD) et les DGDG synthases (ou DGD). Lors de cette synthèse, un groupement ß-galactosyl provenant d'un UDP- aGal, est transféré sur la position sn-3 d'un diacylglycérol (DAG). Les DGD utilisent le MGDG produit par les MGD comme substrat pour la synthèse du DGDG. La synthèse du MGDG est donc essentielle pour la biogenèse du chloroplaste et par conséquent pour la survie de la cellule végétale. Les Apicomplexes sont des parasites intracellulaires obligatoires d'importance médicale et vétérinaire. Ils possèdent un plaste vestigial non-photosynthétique, nommé apicoplaste, acquis par endosymbiose secondaire d'une algue rouge. L'apicoplaste est impliqué dans de nombreuses voies métaboliques de type végétal. De plus, il est essentiel à la survie du parasite. La synthèse de galactolipides aux propriétés chromatographiques indiscernables de celles du MGDG et du DGDG a été mesurée chez Toxoplasma gondii, le parasite Apicomplexe responsable de la toxoplasmose. Nous avons entrepris une étude comparative du métabolisme et de la dynamique des galactolipides chez les plantes et des lipides structurellement apparenté chez les parasites Apicomplexes, par des analyses de biochimie, biologie structurale, moléculaire et cellulaire chez A. thaliana et T. gondii. Nous avons tout d'abord établi un modèle structural de la MGDG synthase chloroplastique basée sur son homologie avec la glycosyltransférase bactérienne MURG. Ce modèle structural a été validé par mutations ponctuelles rationalisées. Ce modèle indique les résidus impliqués dans la liaison de l'UDP-Gal et permet d'avancer dans notre compréhension du mécanisme catalytique. Il permet de proposer certaines régions comme participant à la fixation du DAG et à l'association à la membrane du chloroplaste. La structure présentée dans ce manuscrit constitue un outil pour l'étude d'inhibiteurs de la MGDG synthase et la compréhension de l'évolution complexe des enzymes de galactosylation. Nous avons montré que des inhibiteurs des MGDG synthases de plantes, identifiés par criblage pharmacologique d'une chimiothèque de 23360 composés, avaient des propriétés herbicides, algicides et anti-parasitaire sur A. thaliana, C. reinhartdii et T. gondii respectivement. Nous avons par la suite engagé un programme d'optimisation par synthèse chimique et mesuré les effets de plus de 200 dérivés des molécules initiales. Cette stratégie nous a permis d'optimiser certaines de ces molécules dans l'objectif de développer des candidats herbicides/médicaments. Grâce à l'utilisation de serums de lapin et de rat obtenus après immunisation avec du DGDG, nous avons détecté chez T. gondii un lipide, désigné DGLE (digalactolipid-like epitope), structuralement apparenté au digalactolipide. Ce lipide est localisé au niveau des membranes de la pellicule du parasite. De plus, la localisation du DGLE dépend du stade de vie du parasite, redistribué lors de l'invasion dans une cellule hôte. Le DGLE semble lié aux protéines associées au cytosquelette d'actine et/ou à des domaines membranaires. La détermination du lipidome de la pellicule par spectrométrie de masse montre que des dihexosyl-lipides mineurs dérivés de diacylglycérol, alkyl-acyl ou de céramide ont une masse compatible avec le DGLE. La question de la structure du DGLE, pour sa partie hydrophobe, reste donc irrésolue. Ce lipide a été détecté chez d'autres Apicomplexes tels que Plasmodium falciparum (agent de la malaria) et Cryptosporidium parvum (agent de la cryptosporidiose). Le fait d'avoir pu induire une réponse immunitaire par injection du DGDG chez le lapin et le rat conduisant à la détection d'un épitope à la surface de T. gondii, nous a amené à étudier l'antigène digalactolipidique et ses applications éventuelles dans des visées diagnostiques et / ou thérapeutiques. Nous avons montré que le serum provoquait l'agglutination du parasite et empêchait son invasion dans la cellule hôte in vitro. Le marquage de la surface du parasite par le serum (i.e. l'opsonisation) active la réponse immunitaire inné in vitro. La phagocytose par les macrophages et l'activation du complément est accrue par rapport au contrôle. Ces résultats préliminaires suggèrent que des outils diagnostics et/ou des stratégies vaccinales nouveaux, basés sur la reconnaissance de l'antigène digalactolipidique de surface des parasites Apicomplexes, pourraient être envisagés. Les perspectives de ces travaux incluent une poursuite du développement des inhibiteurs des MGDG synthases pour d'une part des recherches fondamentales par des approches de génétique chimique (invalidation chimique, utilisation de dérivés couplés à la biotine), et d'autre part des applications éventuelles en tant que candidat herbicides et / ou antiparasitaires. L'étude du rôle et de la synthèse des galactolipides chez T. gondii nécessitera la résolution de la structure du DGLE et la recherche des enzymes impliquées dans sa synthèse. Les effets remarquables du serum anti- DGDG mesuré in vitro devront être approfondis sur modèle animal.