Stratégies d’acclimatation de deux plantes alpines, Soldanella alpina et Geum montanum, à deux points clefs de leur developpement

Acclimation strategies of two alpines plants, Soldanella alpina and Geum montanum, at two key points of their development

• Auteur / Autrice : Anne-Claire Talhouët
• Direction : Peter Streb
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 28/02/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie, systématique et évolution (Orsay, Essonne ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Damesin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giovanni Finazzi, Christiane Gallet, Arnould Savouré, Pierrick Priault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Giovanni Finazzi, Christiane Gallet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes alpines

Résistance au stress

Plantes -- Écophysiologie

Mots clés libres

Ecophysiologie

Acclimatation

Photosynthèse

Plantes alpines

Stress

Ecophysiology

Acclimation

Photosynthesis

Alpine plants

Stress

Résumé

Les plantes alpines sont soumises à des conditions stressantes, avec des températures extrêmes et des rayonnements lumineux et UV intenses. La majorité de ces plantes se développent donc sur une période de végétation courte. Mais quelques exceptions existent : Soldanella alpina et Geum montanum gardent leurs feuilles pendant plusieurs périodes de végétation. Elles sont ainsi confrontées à des variations brutales de leur environnement, en particulier lors des changements de saison, ce qui est source de stress oxydant. Ainsi au printemps, la neige fond et la température foliaire passe rapidement de -10 à 40 ° C couplé à une augmentation de l'intensité lumineuse et lors de l’automne les feuilles, jusqu’alors recouvertes par la végétation alentour et donc acclimatées à l’ombre, doivent faire face à de fortes luminosités. Pour tolérer ces changements rapides, on peut supposer que S. alpina et G. montanum ont développés des stratégies d’acclimatation uniques que j’ai cherché à comprendre au cours de ma thèse.A l’automne comme au printemps, le principal souci pour les feuilles de S.alpina et G.montanum vient du fait qu’elles sont acclimatées à des intensités lumineuses faibles.Nous avons montrée que les feuilles s’acclimatent au changement d’intensité lumineuse par le biais de changements morphologiques et en améliorant leur photoprotection grâce à une augmentation de la concentration en flavonoïdes pour les 23 flavonoïdes majeurs retrouvé dans l’épiderme et le mésophylle des feuilles de S.alpina. Cependant il n’y a pas d’acclimatation de la photosynthèse aux changements d’intensités lumineuses à l’automne : les feuilles confrontées à des lumières fortes n’arrivent pas utiliser la totalité de cette énergie lumineuse. Cet excès d’énergie crée un déséquilibre entre le flux électronique total et le flux électronique utilisé pour les processus photochimique ce qui abouti en un stress oxydant exacerbé, au printemps, quand au stress lumineux s’ajoutent des températures extrêmes. Après avoir réussi à estimer les différents flux électroniques, on constate chez S.alpina et G.montanum l’existence d’un flux d’électrons en excès, non dissipé par la photosynthèse. La dissipation d’énergie sous forme de chaleur et une capacité forte de la valve malate et du système anti-oxydant permettent respectivement de limiter et consommer en partie les électrons en excès.

Alpine plants are subject to stressful conditions, with extreme temperatures, intense light, and UV radiation. The majority of these plants therefore develop over a short growing period. But some exceptions exist: Soldanella alpina and Geum montanum keep their leaves during several vegetation periods. They are thus confronted with brutal variations of their environment, in particular during the changes of season, which is a source of oxidative stress. Thus in spring, the snow melts and the leaf temperature quickly goes from -10 to 40 ° C coupled with an increase in light intensity and in autumn the leaves, hitherto covered by the surrounding vegetation and therefore acclimated to shade, have to face strong lights. To tolerate these rapid changes, we can assume that S. alpina and G. montanum have developed unique acclimation strategies that I sought to understand during my thesis.In autumn and spring, the main concern for the leaves of S. alpina and G. montanum comes from the fact that they are acclimated to low light intensities.We have shown that the leaves acclimate to the change in light intensity through morphological changes and by improving their photoprotection thanks to an increase in the concentration of flavonoids for the 23 major flavonoids found in the epidermis and mesophyll of the leaves in S. alpina. However, there is no acclimation of photosynthesis to changes in light intensities in the fall: the leaves confronted with strong lights cannot manage to use all of the light energy. This excess energy creates an imbalance between the total electronic flux and the electronic flux used for photochemical processes which result in exacerbated oxidative stress, in the spring, when in addition to light stress there are extreme temperatures. After having succeeded in estimating the various electronic fluxes, we observe in S. alpina and G. montanum the existence of a flux of excess electrons, not dissipated by photosynthesis. The dissipation of energy in the form of heat and a strong capacity of the malate valve and the antioxidant system allow respectively to limit and partly consume the excess electrons.