Mécanismes impliqués dans la protection des plantes par la mycorhization arbusculaire contre le stress oxydant induit par les hydrocarbures aromatiques polycycliques : utilisation d'un modèle in vitro : racines de chicorées/Glomus irregulare

par Djouher Debiane

Thèse de doctorat en Sciences de la matière, du rayonnement et de l'Environnement. Ingénierie des fonctions biologiques. Physiologie végétale et Environnement

Soutenue en 2010

à Littoral .


  • Résumé

    La gestion et la remédiation des sols pollués par des composés organiques persistants tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont devenues une priorité des pouvoirs publics en raison de leur potentiel toxique pour l’homme et l’environnement. Parmi les techniques émergentes de réhabilitation des sols pollués par les HAPs, la phytoremédiation présente l'avantage d'être à la fois économique et écologique. L’optimisation de cette phytotechnologie passe par l’utilisation de plantes tolérantes. Dans ce cadre, la symbiose mycorhizienne arbusculaire constitue un enjeu pour le développement durable. Cet enjeu s’appuie non seulement sur l’exploitation de son potentiel à dissiper les HAPs mais aussi sur sa capacité à protéger les plantes contre les stress abiotiques telle que la pollution. Cependant, les données concernant le rôle de la mycorhization dans la protection des plantes contre la toxicité des HAPs ainsi que les cibles cellulaires affectées par ces polluants sont limitées. Afin de contribuer à la compréhension des mécanismes impliqués chez les mycorhizes dans la tolérance au stress induit par les HAPs, l’impact de deux HAPs fréquemment recensés dans les sites et sols pollués, l’anthracène (HAP léger) et le benzo[a]pyrène (HAP lourd), sur l’association symbiotique (racines de chicorée/Glomus irregulare cultivés in vitro) a été étudié au niveau morphologique (élongations racinaire et hyphale, taux de colonisation, sporulation) et biochimique (stress oxydant, contenu lipidique). L’ensemble de nos résultats démontre que l’induction d’un stress oxydant est à l’origine de la toxicité des HAPs vis-à-vis des racines et du champignon mycorhizien à arbuscules (CMA). Cependant, il a été démontré que la mycorhization arbusculaire apporte une meilleure tolérance des racines aux HAPs en atténuant ce stress oxydant et notamment en limitant les altérations des membranes et du génome via les réductions de la peroxydation des lipides (le malondialdéhyde) et de la formation d’adduits à l’ADN (la 8-hydroxy-2’-désoxyguanosine) ainsi que par la stimulation d’une activité enzymatique antioxydante (la superoxyde dismutase). Par ailleurs, l’implication des boulversements lipidiques (acides gras, stérols, phospholipides et acides gras associés) observés au niveau de la symbiose mycorhizienne et du CMA dans la toxicité des HAPs et dans la protection, est discutée.

  • Titre traduit

    Mechanisms involved in the protection of plants by arbuscular mycorrhization against oxidative stress induced by PAHs : Use of an in vitro model : chicory roots/Glomus irregulare


  • Résumé

    Management and remediation of soils contaminated with persistent organic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have become a government priority because of their potential toxicity to humans and to the environment. Among the emerging techniques for the rehabilitation of PAHs polluted soils, phytoremediation has the advantage of being both economic and ecological. Optimizing this phytotechnology requires the use of plants tolerant to pollutants. It is within this context that the arbuscular mycorrhizal symbiosis represents a challenge for sustainable development. This issue is based not only on the exploitation of its potential to remove PAHs but also on its ability to protect plants against abiotic stresses such as pollution. However, data on the role of mycorrhization in plant protection against the toxicity of PAHs and the cellular targets affected by these pollutants is limited. To understand the mechanisms involved by mycorrhiza in the tolerance to stress induced by PAHs, the impact of two PAHs frequently identified in contaminated soils, anthracene (a low molecular weight PAH) and benzo[a]pyrene (a high molecular weight PAH) on the symbiotic association (chicory root/Glomus irregulare grown in vitro) was studied both at the morphological (root and hyphal elongation, colonization rate, sporulation) and biochemical levels (oxidative stress, lipid content). Taken together, our results demonstrated the PAHs toxicity, observed against the roots and the arbuscular mycorrhizal fungus (AMF), originated from the induction of an oxidative stress. Furthermore, it was shown that mycorrhization provided better PAHs tolerance to the roots by reducing the oxidative stress and, in particular by limiting the membrane and the genome damage. Indeed, significant decreases in the lipid peroxidation biomarker (malondialdehyde) and the DNA adducts (8-hydroxy-2' deoxyguanosine) as well as an increase of the antioxidant enzyme activity (superoxide dismutase) were detected in mycorrhizal roots in comparison to non-mycorrhizal roots. Moreover, the role played by the lipid changes (fatty acids, sterols, phospholipids and their associated fatty acids) observed in the mycorrhizal symbiosis and the AMF, in PAHs toxicity or in the protection is discussed.

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  • Détails : 1 vol. (228 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 207-228. Notes bibliogr.

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