Identification de gènes impliqués dans la tolérance au plomb chez la brassicacée Hirschfeldia incana

par Florence Auguy

Thèse de doctorat en Biologie Intégrative des Plantes

Sous la direction de Patrick Doumas.

Soutenue le 14-12-2012

à Montpellier 2 , dans le cadre de Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015) , en partenariat avec DIADE - Diversité et Adaptation et Développement des plantes (laboratoire) .

Le jury était composé de Patrick Doumas, Alain Vavasseur, Sébastien Thomine, Michel Lebrun.

Les rapporteurs étaient Alain Vavasseur, Sébastien Thomine.


  • Résumé

    L'exploitation, puis l'abandon, des sites miniers, dans l'oriental marocain, a entraîné une importante pollution des zones avoisinantes, générée par la dispersion de déchets riches en Pb. Pour résoudre ce problème, des programmes de phytomanagement sont à développer. Cependant, la réalisation de ces projets se heurte à deux contraintes : une faible diversité des plantes métallophytes et une méconnaissance des mécanismes de la tolérance au Pb.Dans ce contexte, l'objectif de mon travail de thèse a été de sélectionner une ou des plantes susceptibles d'entrer dans un programme de phytoremédiation et d'identifier des gènes impliqués dans la tolérance au Pb. Dans un premier temps, l'analyse des sols et des résidus miniers a révélé une importante contamination polymétallique du site d'étude. Des prospections floristiques ont ensuite permis d'identifier une plante de la famille des brassicacées, Hirschfeldia incana, prédominante sur les sites miniers pollués et qui accumule le Pb. L'accumulation du Pb chez H. incana a été confirmée en conditions contrôlées et une stratégie « gène candidat » a montré l'implication dans la tolérance au Pb de deux gènes, l'un codant pour une métallothionéine MT2a et l'autre pour un transporteur membranaire HMA4. Enfin, la comparaison des transcriptomes d'H. incana et d'A. thaliana a abouti à l'édification d'une liste de gènes candidats susceptibles d'être impliqués dans la tolérance au Pb. L'analyse fonctionnelle de quatre de ces gènes, codant pour une ferritine, une métallothionéine, une protéine fixatrice du cuivre et une défensine, a précisé leur rôle dans la tolérance au Pb.

  • Titre traduit

    Identification of genes involved in lead tolerance in Hirschfeldia incana (brassicaceae)


  • Résumé

    Exploited, and then abandoned, mining sites, in the oriental Morocco, have polluted the neighboring regions, by dispersion of mining wastes containing Pb. Facing this problem, it is necessary to develop phytomanagement programs. Nevertheless, these project realisations encountered two major constraints: weak metallophyte plant diversity and misunderstanding of Pb tolerance mechanisms. In this context, the objectif of my work was to select plants compatible with a phytoremediation program and to identify genes implicated in lead tolerance. Firstly, soil and mining waste analysis has revealed an important polymetallic pollution of the studied region. Then, floristic explorations had permitted to identify a plant of the brassicaceae family, Hirschfeldia incana, which is predominant on the polluted mining regions and accumulated Pb. Pb accumulation in H. incana was confirmed in controlled conditions and a candidate gene approach has shown the lead tolerance implication of two genes, one coding for a metallothionein (MT2A) and the other a membrane transporter (HMA4). Finally, the transcriptome comparison from H. incana and A. thaliana has generated a list of candidate genes putatively implicated in Pb tolerance. Functional analysis of four genes, coding a ferretin, a metallothionein, a copper binding protein and a defensin, has permitted to clarify their role in Pb tolerance.


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