Hétérogénéité et spécificité de la lignification chez le lin (Linum usitatissimum L) : études microscopiques et biochimiques de la polymérisation des lignines

par Frédérique Nolin

Thèse de doctorat en Stratégie d'Exploitation des Fonctions Biologiques

Sous la direction de Brigitte Chabbert et de Simon Hawkins.

Soutenue le 11-06-2009

à Lille 1 .


  • Résumé

    Le lin est une angiosperme annuelle dicotylédone connue pour ses fibres cellulosiques longues aux propriétés remarquables. Ces fibres se distinguent des cellules du bois par leur faible teneur en lignine et la distribution de ce polymère au sein des couches pariétales formant la fibre. Afin de mieux comprendre les facteurs contrôlant le taux de lignine dans les différents tissus de lin, nous avons entrepris une étude détaillée de la lignification au moyen d?approches microscopiques et biochimiques. Dans un premier temps, nos travaux ont souligné des similarités (lignine gaïacyle, liaisons condensées, détection du motif dibenzodioxocine et de la coniférine) entre la lignine de lin et celle des conifères. Une approche biochimique a montré que l?activité oxydasique majeure dépendrait des peroxydases. La partielle purification et des caractérisations initiales (électrophorèses natives, IEF, affinité de substrat) des peroxydases pariétales ont mis en évidence des différences importantes entre les isoformes du xylème, et celles des tissus externes (riches en fibres) de la tige. L?utilisation du chlorure de cérium a permis de préciser la distribution subcellulaire de l?H2O2 (catalyseur de polymérisation) dans la tige du lin au stade floraison. Dans les fibres longues, l?H2O2 n?a pu être détecté que dans la région médiane de la tige. En revanche l?H2O2 était présente dans toutes les cellules du xylème examinées. Des observations en ESEM et en microscopie confocale suggèrent que les fibres longues de lin forment un réseau dense qui limite la pénétration de protéines. L?ensemble de ces résultats souligne les différences entre le xylème et fibres longues pouvant expliquer en partie la faible lignification des fibres externes.

  • Titre traduit

    Heterogeneity and specificity of lignification in flax (linum usitatissimum L.) : by biochemical and microscopics tools


  • Résumé

    The angiosperm flax is an annual dicotyledon grown for its cellulose-rich bast fibres that show interesting properties. These fibres are characterized by a low lignin level in the different layers of the fibre cell wall that distinguishes them from xylem cells. In order to obtain a better understanding of the factors controlling lignin levels in different flax stem tissues we have undertaken a detailed study of lignification using microscopic and biochemical approaches. Initial results underlined similarities (guaiacyl lignin, condensed bonds, presence of dibenzodioxocine and coniferin) between flax lignin and that of conifers. A biochemical approach showed that the major oxidase activity was provided by peroxidases. Partial purification and initial characterization (native electrophoresis, IEF, substrate affinities) of cell wall peroxidases indicated important differences between the isoforms present in xylem and outer (fibre-rich) stem tissues. The use of cesium chloride allowed us to determine the cellular locations of H2O2 (polymerisation catalyst) in flax stems at the flowering stage. In bast fibres, H2O2 was only detected in the median region of the stem. In contrast H2O2 was observed in all xylem cells examined. Observation by ESEM and confocal microscopy suggested that the cell walls of flax bast fibres form a dense network that limits protein penetration. Altogether, these results highlight a number of differences between flax xylem and bast fibres that could partially explain the low lignification of the external bast fibres.


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