La baie au sein d'une vendange asynchrone ˸ Un nouveau paradigme vers l’interprétation quantitative de l'alternance typique des sucres et acides en tant qu'osmoticums et substrat respiratoires majeurs lors du développement bimodal du raisin

the grape berry within an asynchronous harvest˸ A new paradigm to the quantitative interpretation of the sugar and acid flows as osmoticums and major respiratory substrate during bimodal development of the grapevine

• Auteur / Autrice : Rezk Shahood
• Direction : Charles Romieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
• Date : Soutenance le 26/10/2017
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Amélioration Génétique et Adaptation des Plantes/UMR AGAP Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Philippe Lobit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Charles Romieu, Philippe Lobit, Christian Chervin, Eric Gomes, Eric Duchêne, Laurent Torregrosa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Chervin, Eric Gomes

Mots clés

Mots clés libres

Hétérogénéité

Baie

Asynchronie

Respiration

Stress carboné

Physiologie

Heterogeneity

Grape

Asynchronie

Respiration

Carbon stress

Physiology

Résumé

La vigne (Vitis vinifera L.) est une des cultures fruitières les plus importantes dans le monde, avec une destination vinique majoritaire en France et en Europe. La baie du raisin est un fruit non climactérique qui mûrit nécessairement sur la vigne. Elle présente une très grande hétérogénéité en taille et en composition au sein de la population. L’origine de cette hétérogénéité est largement inconnue, sa composante en terme d’a-synchronie serait à l’origine d’une sous-estimation systématique des flux métaboliques dans le fruit et de corrélations artefactuelles entre différents critères de développement.Nos travaux visent en premier lieu à revisiter les liens quantitatifs entre import des sucres, croissance, métabolisme du malate et respiration à l’échelle de la baie, en s’affranchissant des biais statistiques sur population a-synchrone. Nous nous sommes également attachés à mettre au point une méthode de mesure de respiration sur baie liée à la plante, afin de détecter la signature de l’activation brutale de l’import des photo-assimilats et de la consommation du malate sur la demande respiratoire du fruit, lors de l’initiation du murissement. Enfin, nous avons éprouvé la stabilité de ces relations, en étudiant l’impact du système de conduite sur le synchronisme ou le chemin suivi lors de la maturation des baies individuelles.Les expériences réalisées sur le développement de la baie unique ont conduit à déterminer l’a-synchronie et le volume comme causes principales de l’hétérogénéité des baies, et à mesurer la vitesse réelle de développement des baies uniques, au sein de la population. Cette vitesse n’a pas été significativement affectée en plaçant les plantes sous contrainte carbonée très sévère. La respiration diminue rapidement avec la concentration en malate pendant la maturation. Le malate est le substrate respiratoire majeur au tout début du murissement, puis les hexoses contribuent majoritairement à la respiration tout au long de la maturation. Contrairement à ce qui était attendu, l’interruption de l’import des sucres augmente légèrement la demande respiratoire de la baie. Ceci démontre que l’import et le stockage vacuolaires des sucres, en tant que flux métaboliques majeurs dans le fruit mûrissant, sont optimisés sur le plan énergétique, ce qui apporte des arguments concernant l’organisation sous-jacente de cette voie sur le plan moléculaire.

Grapevine (Vitis vinifera L.) is one of the most important fruit crops in the world, with a majority wine destination in France and Europe. The grape berry is a non-climacteric fruit that necessarily ripens on the vine. It presents a large heterogeneity in size and composition within population. The heterogeneity origin is largely unknown; its component in terms of asynchrony would cause by systematic underestimation of metabolic fluxes in fruit and by artefactual correlations between various development criteria.Our work aims firstly to revisit the quantitative links between sugar import, growth, malate metabolism and respiration at individual berry scale, by overcoming statistical berries on asynchronous population. We have also sought to develop a measurement respiration method of a berry still linked to the vine, in order to detect the signature of brutal activation of photo-assimilate imports and of the malate breakdown on respiratory berry demand, during the onset of ripening. Finally, we have tested the stability of these relationships by studying the impact of the pruning system on the synchronism or the path taken during ripening of individual berry. Experiments of single berry development have led to i) determine the asynchrony and the volume as the main causes of the berry heterogeneity, ii) measure the real development rate of the individual berries within population. This velocity wasn’t significantly affected by placing the plants under severe carbon-constrained. The respiration decreases rapidly with malate concentration during ripening. Malate is the major respiratory substrate at the very beginning of ripening, and then the hexoses contribute mostly to respiration throughout ripening. Contrary to what had been expected, interruption of sugar import slightly increases the respiratory demand of the berry. This demonstrates that vacuolar import and storage of sugars, as major metabolic fluxes in ripening fruit, is optimized in terms of energy efficiency, which provides arguments about the underlying organization of this pathway at molecular level.