Oxydation et dégradation de l'ascorbate chez la tomate et impact sur la croissance et le métabolisme

Oxidation and degradation of ascorbate in tomato and impact on growth and metabolism

• Auteur / Autrice : Vincent Truffault
• Direction : Hélène Gautier, Rebecca Stevens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 12/11/2015
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UR1115 Plantes et Systèmes de Culture Horticoles - UMR1052
• Jury : Président / Présidente : Félicie Lauri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Félicie Lauri, Stephen C. Fry, Charles Romieu, Pierre Baldet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stephen C. Fry, Charles Romieu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydoréduction

Tomate

Tomate

Tomate

Mots clés libres

Statut redox

Recyclage et dégradation de l'ascorbate

Croissance cellulaire

Rendement

Impact de l’environnement

Tomate

Redox status

Ascorbate recycling and degradation

Cell growth

Carbon limitation

Growth

Monodehydroascorbate

Redox status

Oxidative stress

Solanum lycopersicum

Yield

Ascorbate redox status

Ascorbate recycling and degradation

Environment parameters

Tomato

Résumé

Contrôle de l'oxydation et de la dégradation du pool de vitamine C chez la tomate et impact sur la qualité du fruit et la tolérance au stress. Le métabolisme de l’ascorbate et plus principalement le statut redox du pool d’ascorbate sont impliqués dans la tolérance au stress et dans les processus primaires de croissance et de développement de la plante. La teneur et le statut redox de l’ascorbate chez les plantes sont régulés par (i) ses voies de biosynthèse, (ii) par le cycle ascorbate-glutathion permettant le recyclage des formes semi-oxydées et oxydées de l’ascorbate et (iii) par sa dégradation, l’ensemble de ces processus étant sous le contrôle de l’environnement. Au cours de ce travail de thèse, des méthodes de transgénèse nous ont permis d’identifier, chez différents génotypes de tomate à petit et gros fruits, les bouleversements physiologiques et métaboliques permettant de compenser des modifications de l’activité des enzymes monodéhydroascorbate réductase (impliqué dans le cycle ascorbate-glutathion) et ascorbate oxydase. Nous avons observé d’importantes modifications phénotypiques altérant le rendement en fruits de la plante sous conditions de culture pouvant générer un stress et également en condition normale de culture. Des liens entre l’activité des enzymes précités avec le métabolisme des sucres, la photosynthèse et la conductance stomatique sont révélés. Le déséquilibre entre les activités oxydantes et réductrices de ces enzymes constitue la première étape vers une dégradation de l’ascorbate. Le taux de dégradation se révèle très faible à la lumière, tandis qu’à l’obscurité une forte accumulation des produits de dégradation l’oxalate, le thréonate ainsi que l’oxalyl-thréonate est observé dans les feuilles de tomate. Enfin, l’activité de l’enzyme MDHAR est corrélée au taux de dégradation à l’obscurité. Les travaux de cette thèse mettent en avant l’importance du statut redox du couple ascorbate / monodéhydroascorbate dans les processus de croissance cellulaire et entre dans la régulation du rendement chez la tomate, et influe la dégradation de l’ascorbate.

Ascorbate metabolism and particularly ascorbate redox status are involved in stress tolerance and growth processes of plant cells. The concentration of ascorbate and its redox status are under control of (i) its biosynthetic pathways, (ii) the ascorbate-glutathione cycle allowing recycling of semi-oxidized and oxidized forms of ascorbate and (iii) its degradation rate. These processes are under environmental control. Transgenic lines modified for the activity of monodehydroascorbate reductase (involved in ascorbate-glutathione cycle) and ascorbate oxidase were generated in cherry and large-fruited genotypes of tomato. Physiological and metabolic modifications related to the modification of these enzyme activities were studied. We observed large phenotypic alterations that affected fruit yield under both stress conditions and normal growth conditions. Links between ascorbate recycling and sugar metabolism, photosynthesis and stomatal conductance were also revealed. An imbalance between the oxidizing and reducing activities of these enzymes is the first step leading to ascorbate degradation. We have shown that the degradation rate was very low under light, whereas under darkness the degradation compounds oxalate, threonate and oxalyl-threonate accumulated in tomato leaves. Also, the degradation rate is correlated with MDHAR activity. These results highlight the crucial role of the redox status of the ascorbate / monodehydroascorbate couple in growth processes and yield stability in tomato, and the impact on ascorbate degradation.