Contribution à l’étude de l’adaptation au froid d’une plante géophyte : Corydalis bracteata (Steph.) Pers (Fumariaceae DC.) et approche du métabolisme secondaire au cours du développement

par Nadezda Khodorova

Thèse de doctorat en Sciences. Biologie cellulaire et moléculaire des plantes

Sous la direction de Michèle Boitel-Conti et de Jean-Claude Laberche.

Soutenue en 2011

à Amiens .

mots clés

• Plantes vivaces -- Résistance au froid
• Plantes vivaces -- Effets de la température
• Alcaloïdes -- Métabolisme

Résumé

La première partie du travail de thèse concerne la détermination des mécanismes physiologiques affectés par la température et leur impact sur la croissance des plantes géophytes. Sur exemple de Corydalis bracteata, nous avons montré que l'application d'une température basse pendant les mois d'automne – hiver est le facteur essentiel pour le développement (la floraison en particulier) des plantes géophytes. Nous supposons que la température exerce son influence sur la mobilisation et la répartition des glucides dans les organes souterrains. Notamment, la température basse conduit à l'écoulement des sucres dans le domaine apoplasmique du tubercule, qui représente la voie principale du transport des glucides vers le bourgeon. En l'absence de température basse, cette route apoplasmique n'est pas activée et le transport des sucres est endommagé, provoquant un manque de nutriments dans le bourgeon, ce qui conduit à sa nécrose. La deuxième partie est consacré aux études du métabolisme des alcaloïdes benzylisoquinoléiques produites par C. Bracteata (la dynamique saisonnière de leur accumulation et le transport au sein d'une plante). En utilisant les différents techniques de la chimie analytique, nous avons pu identifier 13 alcaloïdes benzylisoquinoléiques présents dans les extraits de C. Bracteata. De plus, notre analyse des spectres MS/MS des alcaloïdes tetrahydroprotoberberines détectés dans les extraits nous a conduit à la description du nouveau mécanisme de fragmentation de ces molécules par la rupture des liaisons C-C dans le cycle B, ce qui n'avait jamais décrit précédemment. L'étude de la dynamique saisonnière de l'accumulation des alcaloïdes montre que le contenu en alcaloïdes est plus élevé dans les jeunes organes au cours de la croissance. Nos résultats sur le transport des alcaloïdes chez C. Bracteata indiquent qu'il n'existe pas du transfert des alcaloïdes à longue distance entre les différents organes de la plante. Ceci suggère que tous les organes de la plante sont impliqués dans la biosynthèse des alcaloïdes.

Titre traduit

A study of adaptation to cold in a geophyte species (Corydalis bracteata (Steph. ) Pers. , Fumariaceae DC. ) and approach of secondary metabolism during plant development

Résumé

The first part of the work concerns the determination of physiological mechanisms affected by the temperature and their role in the growth and development of geophytes. By the example of Corydalis bracteata we have shown that low temperature applied to geophyte plants during autumn and winter months is the essential factor for their development, flowering in particularly. We suppose that temperature influences mobilization and distribution of carbohydrates in underground organs. Namely, low temperature leads to efflux of the sugars into apoplastic domain of the tuber. The apoplastic way is the main route for soluble carbohydrates transport from the tuber to the bud. Without low temperature the apoplastic route is not activated and the sugar transport is disturbed. This provokes the lack of nutriments in the bud and leads to the necrosis of the latter. The second part is devoted to the study of C. Bracteata benzylisoquinoline alkaloids metabolism (seasonal dynamics of alkaloid accumulation and transport throughout the plant). Using different analytical techniques, we could identify 13 benzylisoquinoline alkaloids in the extracts of C. Bracteata. Moreover, the results of our analysis of MS/MS spectra of tetrahydroprotoberberine alkaloids detected in the extracts suggest the possibility of a new fragmentation mechanism of these compounds by the rupture of C-C liaisons in the cycle B that has never been described before. The data on seasonal dynamics of alkaloid accumulation show that alkaloid content is highest in young growing organs. The results of alkaloid transport in C. Bracteata indicate that there is no long distance alkaloids translocation between different organs of the plant. This suggests that all plant organs could be implied into alkaloid biosynthesis.