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Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017
Projet TaPStar

Amélioration de l'amidon de pomme de terre in vivo pour les filières agrosourcées émergentes

L’amidon est une forme de stockage d’énergie carbonée chez les végétaux et la principale source de calories dans les alimentations humaine et animale. Ce polymère est en outre utilisé dans l’industrie agroalimentaire et non-agroalimentaire. L’amidon est devenu une ressource importante pour la production de matériaux tels que le plastique ou les peintures. Ces matériaux sont agrosourcés, potentiellement biodégradables et par conséquent d’un grand intérêt dans le cadre de la transition énergétique. En région Hauts de France, les plantes amidonnières telles que la pomme de terre sont cultivées localement et constituent une ressource de choix pour alimenter ces industries, en s’affranchissant de transports sur de longues distances et influençant positivement le bilan carbone. Toutefois, la structure et la morphologie de l’amidon conditionnent son utilisation ultérieure qui nécessite parfois d’être modifié chimiquement ce qui impacte les bilans de ces secteurs. Améliorer l’amidon in vivo nécessite le développement de programmes de sélection incluant le contrôle de la structure et de la morphologie de l’amidon. Ce dernier est naturellement phosphorylé en position 3 et 6 des résidus de glucose, ce qui conditionne se propriétés physicochimiques. L'utilisation de l'amidon post-extraction comporte d'autres verrous tels que le diamètre des grains et la structure des polymères de glucose.
Ce projet vise à compléter l'état des connaissances sur les propriétés de l'amidon in vivo qui revêtent un intérêt pour les filières émergentes. De plus ce projet se veut être un support pour le phénotypage des propriétés structurales de l'amidon dans les programmes de sélections variétales. Au cours d'une précédente étude financée par l'ANR (projet PoStaTic : Variabilité structurale et morphologique de l’amidon de pomme de terre et processus biologiques associés pour la production de bioplastique), nous avons établi une plateforme pour le phénotypage moyen débit de la structure et de la morphologie de l'amidon de pomme de terre. Cette étude incluait le développement d'une nouvelle méthode de détermination des phosphates de l'amidon par électrophorèse capillaire et l'estimation de ces paramètres dans une collection de lignées de pomme de terre. De plus, nous avons déterminé le protéome associé au grain d'amidon de pomme de terre grâce aux outils de spectrométrie de masse de dernière génération. Outre les protéines déjà connues, nous avons identifié une série de protéines cibles avec un potentiel de valorisation important. Par ailleurs, un faisceau de preuves indique que la proportion des protéines associées à l'amidon suit un principe stœchiométrique lié au contrôle de la synthèse, l'initiation et la phosphorylation de l'amidon.
Avec ce projet, notre ambition est : i. de dévoiler ce principe et son impact sur la structure et le métabolise de l'amidon par l'analyse protéomique quantitative d'un unique grain d'amidon; ii; d'étudier la fonction de gènes cibles chez la pomme de terre par édition génomique à l'aide de la technologie CRISPR/Cas9; iii. de déterminer la localisation des phosphates au sein de la molécule d'amylopectine, iv. de caractériser la variabilité de phosphorylation de l'amidon chez les espèces sauvages apparentées à la pomme de terre pour ouvrir de nouvelles perspectives en sélection variétale. Ce projet conduira pour la première fois à la caractérisation de grains d'amidon uniques permettant une meilleure compréhension des liens entre la synthèse du grain, le maintien de son architecture et les protéines associées. Par ailleurs, nous souhaitons au travers de ce projet apporter de nouvelles caractéristiques d'intérêt chez l'une des espèces de grande culture les plus importantes par l'édition de son génome à l'aide de l'outil CRISPR/Cas9.

Partenaires

UGSF Unité de glycobiologie structurale et fonctionnelle

Aide de l'ANR 290 477 euros
Début et durée du projet scientifique - 36 mois

 

Programme ANR : Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017

Référence projet : ANR-17-CE20-0012

Coordinateur du projet :
Monsieur Nicolas Szydlowski (Unité de glycobiologie structurale et fonctionnelle)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.