Caractérisation des mécanismes de tolérance des végétaux aux stress environnementaux combinés (ozone et températures élevées).

par Fanny Boublin

Thèse de doctorat en Sciences et Techniques de l'Environnement

Sous la direction de Juliette Leymarie.


  • Résumé

    L'ozone troposphérique est un polluant atmosphérique secondaire dont la concentration est stable en Europe et en augmentation dans les pays en voie de développement. En plus d'être mobile sur de très grandes distances, c'est une molécule oxydante très réactive qui a des effets néfastes sur la santé humaine mais également sur la végétation. Des concentrations élevées en ozone entrainent l'apparition de nécroses foliaires. A ce jour, la bibliographie abonde en études sur ce type d'impact qui n'est pas nécessairement relié aux limitations de rendement observées chez les plantes cultivées (estimées pouvant atteindre 10%), et qui sont la conséquence d'expositions chroniques à des concentrations en ozone modérées. Arabidopsis thaliana, la plante modèle en génétique et physiologie végétale, est une plante sauvage dont la distribution des écotypes est très vaste, des zones froides aux régions subtropicales. L'analyse de mutants affectés dans le métabolisme de la proline ne met pas en évidence un rôle protecteur de cet acide aminé en réponse à l'ozone. De plus, l'accumulation des flavonols semble être liée à la sensibilité à l'ozone. Quatorze écotypes choisis pour leur sensibilité variable à des fortes concentrations d'ozone, et quatre mutants (affectés dans la dégradation des protéines ou des ARN), ont été étudiés en réponse à des expositions chroniques et modérées d'ozone, combinées à des températures élevées. L'étude de la réponse stomatique et du développement des plantes ont permis de sélectionner 5 écotypes présentant des réponses variables au stress combiné. Ces écotypes ont été étudiés plus précisément, au niveau de la tolérance cellulaire au stress combiné. La capacité à détoxifier les espèces réactives de l'oxygène (ROS) induites par le stress combiné (systèmes ascorbate et glutathion et enzymes associées) ainsi que les conséquences d'un excès de ROS (carbonylation des protéines, peroxydation des lipides) ont été analysées au niveau cellulaire. Ce travail a été complété par des approches écophysiologiques (fluorescence des chlorophylles, analyses isotopiques).

  • Titre traduit

    Characterization of plant tolerance mechanisms to combined environmental stresses (ozone and high temperatures).


  • Résumé

    Tropospheric ozone is a secondary air pollutant whose concentration is stable in Europe and increasing in developing countries. In addition to being mobile over very long distances, it is a very reactive oxidizing molecule which has negative effects on human health but also on vegetation. High concentrations of ozone cause the appearance of leaf necrosis. To date, the bibliography abounds in studies on this type of impact which is not necessarily linked to the limitations of yields observed in cultivated plants (estimated to be up to 10%), and which are the consequence of chronic exposure to moderate ozone concentrations. Arabidopsis thaliana, the model plant in genetics and plant physiology, is a wild plant with a very wide distribution of ecotypes, from cold zones to subtropics. The analysis of mutants affected in the metabolism of proline does not demonstrate a protective role of this amino acid in response to ozone. Additionally, the accumulation of flavonols appears to be related to ozone sensitivity.Fourteen ecotypes chosen for their varying sensitivity to high concentrations of ozone, and four mutants (affected in protein or RNA degradation), were studied in response to chronic and moderate exposures to ozone, combined with elevated temperatures. The study of the stomatal response and the development of the plants made it possible to select 5 ecotypes presenting differential responses to combined stress. These ecotypes have been studied more precisely, at the cellular level of tolerance to combined stress. The ability to detoxify reactive oxygen species (ROS) induced by combined stress (ascorbate and glutathione systems and associated enzymes) as well as the consequences of an excess of ROS (carbonylation of proteins, peroxidation of lipids) were analyzed at the cellular level. This work was supplemented by ecophysiological approaches (chlorophyll fluorescence, isotopic analyzes).