Une étude menée au CRA-W par métabolomique non ciblée et spectrométrie de masse haute résolution révèle une diversité jusque-là sous-estimée des glycoalcaloïdes stéroïdiens (SGAs) présents dans les feuilles de pomme de terre et apporte de nouveaux éléments pour comprendre leur diversification structurale et leurs voies de biosynthèse.
Une nouvelle étude publiée dans la revue Potato Research explore la diversité des glycoalcaloïdes stéroïdiens (Steroidal Glycoalkaloids, SGAs) présents dans les feuilles de pomme de terre (Solanum tuberosum).
Ces métabolites spécialisés jouent notamment un rôle dans les mécanismes de défense des plantes. Chez la pomme de terre, les recherches se sont historiquement concentrées sur deux SGAs majoritaires et bien connus : l’α-solanine et l’α-chaconine, tous deux dérivés de la solanidine. Les résultats obtenus au CRA-W montrent cependant que le métabolome des SGAs foliaires est nettement plus diversifié.
Plus de 30 glycoalcaloïdes révélés par UHPLC-QTOF-MS/MS
Grâce à une approche de métabolomique non ciblée par UHPLC couplée à la spectrométrie de masse haute résolution QTOF (UHPLC-QTOF-MS/MS), les profils métaboliques des feuilles de trois cultivars de pomme de terre — Lady Rosetta, Charlotte et Bintje — ont été comparés.
L’analyse des masses exactes, des temps de rétention et des spectres de fragmentation MS/MS a permis de mettre en évidence plus de 30 alcaloïdes triglycosylés, différant à la fois par la structure de leur squelette stéroïdien et par l’organisation de leurs chaînes glucidiques. L’α-solanine, l’α-chaconine et l’α-solamargine ont été confirmées à l’aide de standards analytiques authentiques (niveau MSI 1), tandis que les autres structures proposées constituent des annotations putatives basées sur les données de spectrométrie de masse (niveaux MSI 2–3).
De la solanidine aux solaverols : un continuum d’oxydation
L’un des principaux résultats de l’étude est la mise en évidence de quatre grandes familles de SGAs associées à des aglycones de masses différentes :
solanidine (m/z 398) → solasodine (m/z 414) → solaverol A (m/z 430) → solaverol B (m/z 446).
Ces composés constituent une série homologue caractérisée par des additions successives d’oxygène. Cette organisation suggère l’existence d’un continuum d’oxydation au cours des étapes tardives de la biosynthèse des glycoalcaloïdes, plus diversifié que le modèle classiquement centré sur l’α-solanine et l’α-chaconine.
La présence de SGAs compatibles avec des dérivés de solasodine et de solaverols apporte ainsi de nouveaux éléments pour relier plusieurs familles d’alcaloïdes stéroïdiens jusqu’ici insuffisamment intégrées dans les modèles du métabolisme des SGAs chez la pomme de terre.
Des formes minoritaires insaturées ouvrent de nouvelles pistes
L’analyse non ciblée a également permis de détecter de manière reproductible plusieurs familles de SGAs de faible abondance présentant des ions caractéristiques à m/z 396, 412 et 428.
Ces signaux sont compatibles avec des squelettes d’alcaloïdes stéroïdiens partiellement insaturés et/ou oxydés, notamment des composés apparentés aux structures de type solanid-16-en-3-one. Leur différence de deux hydrogènes par rapport aux séries canoniques suggère l’intervention possible de réactions supplémentaires de déshydrogénation.
La cohérence de leurs masses exactes, comportements chromatographiques et profils de fragmentation MS/MS soutient l’hypothèse qu’il s’agit de métabolites réels plutôt que de simples artefacts analytiques. Ces composés pourraient donc révéler des branches biosynthétiques minoritaires, à faible flux, encore peu documentées.
La fragmentation MS/MS révèle aussi la diversité des glycosylations
La diversité observée ne concerne pas uniquement les aglycones. Les données MS/MS ont également permis de distinguer différentes organisations des trisaccharides associés aux alcaloïdes.
Deux grandes topologies ont notamment été observées : des structures ramifiées en Y et des trisaccharides linéaires, présentant des comportements de fragmentation et de rétention chromatographique distincts. Ces résultats montrent que la diversification des SGAs de pomme de terre résulte vraisemblablement de la combinaison de plusieurs mécanismes : oxydation ou déshydrogénation du squelette stéroïdien, glycosylation et organisation différente des chaînes glucidiques.
Une diversité fortement dépendante du cultivar
Les trois cultivars étudiés présentent des profils très différents.
Lady Rosetta possède de loin la diversité structurale la plus importante et accumule de nombreux SGAs oxygénés. Les composés associés à la solasodine représentent environ 65 % du signal LC-MS relatif des SGAs chez ce cultivar, tandis qu’ils restent minoritaires chez Charlotte et Bintje. Les dérivés associés aux solaverols sont également principalement observés chez Lady Rosetta.
Ces observations montrent que le profil classique dominé par l’α-solanine et l’α-chaconine ne suffit pas à représenter toute la diversité du métabolisme des glycoalcaloïdes de la pomme de terre.
Métabolomique et spectrométrie de masse haute résolution au service de la compréhension du métabolisme végétal
Au-delà de la pomme de terre, cette étude illustre l’intérêt de la métabolomique non ciblée et de la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS/MS) pour mettre en évidence des métabolites minoritaires ou inattendus qui peuvent échapper aux méthodes analytiques ciblées.
Une meilleure connaissance de cette diversité chimique est importante pour comprendre le métabolisme spécialisé des Solanaceae, la biosynthèse des alcaloïdes stéroïdiens et, à plus long terme, les relations entre composition en SGAs et mécanismes de défense des plantes.
Ces travaux de recherche fondamentale s’appuient sur les connaissances acquises grâce au projet FIRST et sur des données générées dans le cadre du projet GenEdit. Ils illustrent comment les investissements dans les approches analytiques et la recherche fondamentale peuvent conduire à de nouvelles hypothèses sur le fonctionnement du métabolisme végétal.
Publication scientifique
Rousseau G., Krings B., Muhovski Y. (2026).
Structural Diversity of Steroidal Glycoalkaloids in Potato (Solanum tuberosum) Leaves Revealed by Untargeted UHPLC–QTOF Metabolomics.
Potato Research, 69, Article 172.
Publication en accès libre :
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DOI : 10.1007/s11540-026-10124-w
Mots-clés : pomme de terre ; Solanum tuberosum ; glycoalcaloïdes stéroïdiens ; SGA ; steroidal glycoalkaloids ; steroidal alkaloids ; α-solanine ; α-chaconine ; solanidine ; solasodine ; solaverol A ; solaverol B ; solaverine ; métabolomique ; untargeted metabolomics ; UHPLC-QTOF-MS ; LC-HRMS ; HRMS/MS ; spectrométrie de masse haute résolution ; MS/MS ; glycosylation ; biosynthèse ; métabolisme spécialisé.
