Impact de l’ozone sur les processus photosynthétiques et photorespiratoires du peuplier (Populus x canescens [Aiton] Sm.) au cours du développement foliaire : Aspects écophysiologiques et cellulaires, Ecophysiological and cellular aspects of ozone-induced changes in photosynthesis and photorespiration of hybrid poplar (Populus x canescens [Aiton] Sm.) during leaf development

Matthieu Bagard

Description

Sous la direction de Yves Jolivet, Pierre Dizengremel
Thèse soutenue le 05 mars 2008: Nancy 1
L’ozone est aujourd’hui considere comme le premier polluant atmospherique en termes de phytotoxicite. Bien que ses effets sur le metabolisme des arbres forestiers soient documentes, la reponse de la photorespiration et la relation entre le developpement des feuilles et leur sensibilite a l’ozone restent meconnues. Afin d’etudier ces aspects, de jeunes plants de peuplier (Populus x canescens [Aiton] Sm.) ont ete soumis en chambres de fumigation a une concentration de 120 ppb en ozone pendant 35 jours. Les arbres traites ont montre des symptomes foliaires (necrose, chlorose et abscission precoce) ainsi qu’une reduction de la croissance radiale de la tige. Ces effets ont ete accompagnes d’une diminution importante de la capacite photosynthetique (A, ?PSII) des feuilles matures, provenant de l’alteration de la capacite de fixation du CO2 par la rubisco (Vcmax et activite in vitro) et de la photochimie (chlorophylles, Fv/Fm). Dans ces feuilles, l’exposition a l’ozone a provoque une reduction importante de l’activite photorespiratoire in vivo et de l’activite glycolate oxydase, suggerant une inhibition coordonnee de la photosynthese et de la photorespiration due a la reduction de la capacite rubisco. Dans ce contexte, l’absence d’effet sur la sousunite H de la glycine decarboxylase et la stimulation de l’activite glutamine synthetase, deux enzymes pourtant liees a la photorespiration, suggerent une modification de leur role en reponse a l’ozone. Par ailleurs, une stimulation de la respiration mitochondriale et de l’activite phosphenolpyruvate carboxylase est induite par l’ozone et pourrait repondre a une demande accrue en pouvoir reducteur due a la mobilisation du systeme antioxydant. Le fait qu’aucun des parametres etudies n’ait ete modifie par l’ozone dans les feuilles en phase precoce d’expansion indique que la sensibilite a l’ozone apparait au cours du developpement foliaire, vraisemblablement au moment de la transition puits/source.
-Developpement foliaire
Ozone is considered the most important phytotoxic air pollutant and has well known effects on the metabolism of forest trees. However, the role of leaf development in ozone sensitivity remains unclear. In addition, the photorespiratory pathway has been scarcely investigated under ozone stress. To provide new insights into these issues, young poplar trees (Populus x canescens [Aiton] Sm.) were subjected to 120 ppb of ozone for 35 days in phytotronic chambers. Treated trees displayed foliar symptoms of injury (necrotic spots, chlorosis and precocious leaf senescence) and a reduced stem radial growth. In mature leaves, ozone reduced photosynthesis (A, ?PSII) by impairing CO2 fixation, mainly at the level of rubisco (Vcmax and in vitro activity). Photochemistry was also affected as shown by reduced chlorophyll content and Fv/Fm ratio. The rate of in vivo photorespiration and glycolate oxidase activity were reduced along with photosynthetic parameters, suggesting that photosynthesis and photorespiration were both inhibited by the ozone-induced impairment of rubisco. The amount of the H subunit of the glycine decarboxylase and total glutamine synthetase activity were respectively maintained and stimulated. As both enzymes are related to photorespiration, a potential shift in their metabolic involvement could have occurred under ozone stress. In addition, treated leaves showed a stimulation of mitochondrial respiration and phosphoenolpyruvate carboxylase activity which could be related to a higher demand for reducing power to sustain detoxification processes. As none of the parameters were modified by ozone in expanding leaves, ozone sensitivity may appear during leaf development, possibly when developing leaves undergo sink/source transition.
Source: http://www.theses.fr/2008NAN10017/document

Informations

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• Nombre de lectures: 47
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

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U.F.R. Sciences et Techniques Biologiques
École Doctorale : Sciences et Ingénierie Ressources, Procédés, Produits et Environnement
Département de Formation Doctorale : Biologie Forestière


Thèse de Doctorat de l’Université Henri Poincaré, Nancy-Université
Spécialité : Biologie Végétale et Forestière


présentée par

Matthieu BAGARD



Impact de l’ozone sur les processus photosynthétiques et
photorespiratoires du peuplier (Populus x canescens
[Aiton] Sm.) au cours du développement foliaire

Aspects écophysiologiques et cellulaires




Soutenue publiquement le 5 mars 2008 à Nancy devant la commission d’examen :

J.-P. BIOLLEY Pr., Université de Poitiers Rapporteur
D. LAFFRAY Pr., Université de Paris 12 Rapporteur
P. GARDESTRÖM Pr., UPSC Umeå Examinateur
P. DIZENGREMEL Pr., UHP Nancy-Université Examinateur / Codirecteur de thèse
Y. JOLIVET MC, UHP Nancy-Université Examinateur / Directeur de thèse



Unité Mixte de Recherche 1137 INRA/UHP Écologie & Écophysiologie Forestières
Équipe d’Écophysiologie Cellulaire & Moléculaire
Faculté des Sciences et Techniques ; BP 239 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Remerciements
Après un paquet d’années passées à Nancy, mes remerciements vont à tous ceux, et ils sont
nombreux, qui ont contribué d’une manière ou d’une autre à la rédaction de cette thèse. En vrac
et en espérant n’oublier personne :
Mes premiers mots vont à Yves Jolivet, parce qu’il m’a confié ce sujet de thèse, parce qu’il
m’a aidé depuis mes premiers pas pour le moins hésitants dans le labo jusqu’aux derniers jours
de rédaction, parce qu’il a toujours fait preuve de patience et de compréhension. Merci Yves.
Je remercie Pierre Dizengremel qui m’a accueilli dans son équipe et trimballé dans ses valises
aux quatre coins du monde pour vanter les bienfaits de l’ozone. Merci chef !
Merci à Marie-Paule Hasenfratz-Sauder, aussi méticuleuse dans l’organisation des
prélèvements que dans la correction de mes productions écrites, ceinture noire de typographie !
Un grand merci à Didier Le Thiec pour toute l’aide qu’il a pu m’apporter, depuis les mesures
d’échanges gazeux jusqu’à la rédaction des manuscrits.
Je tiens aussi à remercier Daniel Laffray et Jean-Philippe Biolley d’avoir accepté de juger ce
mémoire en tant que rapporteurs
Merci à Per Gardeström qui, en plus de son accueil et de son aide lors de mes séjours à Umeå,
a accepté de participer à mon jury de thèse.
Mes remerciements vont bien sûr à toute l’équipe du cinquième. Les tôliers tout d’abord :
Jacques sans qui les chambres ne pourraient pas tourner, Joëlle pour ses précieux conseils de
labo, Jean-Claude mon bien-aimé tuteur et râleur de haut niveau, Mireille que j’ai dû citer 412
fois dans ce mémoire, Dany le Serge July de la physio végétale, Elisabeth aussi discrète que
souriante, Dominique avec qui travailler se révèle aussi agréable qu’enrichissant, Lysiane qui a
dû lutter avec des dossiers de remboursement bancals, et Daniel enfin pour son cours de fluo
express.
Merci aussi aux jeunots du 5 : Nico alias Ritch pour le voiturage, les repiquages et les
discutages de foot et de cinoche, Anthony alias Mille-Feuilles pour les virées champêtres
(tabernacle !), Julien parti patauger en zone inondable, Sylvain (fais nous signe, vieux !), Sacha
pour tout ce boulot partagé et cette bonne surprise d’IF 6, et Emilien (on pourra dire qu’on a
manqué de blé pour publier!). Pour faire un peu plus générique de péplum, j’ajoute les bleus du
sixième, Caroline, Pierrick et Nicolas, que je connais encore peu mais apprécie déjà rudement.
Je ne peux pas ne pas remercier les stagiaires qui ont contribué à ce travail de thèse : Hélène
qui n’a pas eu de bol avec la HPR, Jessica qui en a eu un peu plus avec la GS, Cindy qui doit
chercher la PEPc des champis, Serge pour son chouette boulot sur les ROS (quand tu veux pour
une revanche au basket !) et Benjamin avec qui on a plus cartonné en Tank qu’en RT-PCR.
J’en place une pour la sympathique troupe de Champenoux : Anny, Blandine, Aurélie, Julien,
Pascal, Jeanne, Xavier, Rana (désolé pour ceux que j’oublie).
Merci à Nicolas Rouhier et Jean-Pierre Jacquot de m’avoir permis de terminer la rédaction
dans de bonnes conditions, tout en me payant des coups avec régularité. C’est pas tout ça, j’ai
des prots sur la planche maintenant.
À Umeå, je remercie Vaughan Hurry qui m’a accueilli dans son labo, Catherine Benedict
pour la partie microarray, Manoj Kumar pour les extractions d’ARN, Andreas Sjödin qui m’a
évité des semaines de galère sur l’UPSC-BASE, et en général tous les Français au bout du nez
gelé.
À Esch-sur-Alzette, je remercie Jenny Renaut et Jean-François Hausman pour leur accueil lors
de nos visites au centre Lippmann et les sessions de brainstorming précédant l’envoi de l’article.
Un merci tout spécial à tonton Olivier. Si je dois retenir une chose de mes séjours en Suède, ça
sera ta rencontre. Quand tu veux pour bosser ensemble, grôs (et accessoirement boire des coups,
refaire le monde et enchaîner des take down).
Et un autre merci tout aussi spécial à mes camarades de monitorat Manon et Julien. Vous me
manquez !
Évidemment, je me dois de citer mes potes qui, si on est positif, m’ont permis de relâcher la
pression pour mieux bosser, ou ont contribué à rendre les matins plus… difficiles, c’est selon.
Heureusement que vous êtes là, bande de malins.
Merci à la Perette family pour tout le soutien et la gentillesse dont ils font preuve à mon
égard. C’est bête à écrire, mais vous êtes vraiment des gens bien.
Je voudrais aussi remercier ma famille, et tout particulièrement mes grands-parents de
Favières et de Bulligny que je ne vois pas assez. Et ma petite maman bien sûr, qui est toujours là
pour moi. Quelques mots ne peuvent pas traduire toute ma gratitude pour toi, maman.
Un immense merci à Sabine, qui me supporte au sens propre comme au figuré. Je ne peux
pas imaginer ce qu’aurait été cette dernière année sans toi, Bibi. Et encore moins celles à venir.
Je souhaite enfin dédier cette thèse à mon père qui devait pester contre les peupliers lorsqu’il
y emmêlait sa ligne.

AVANT-PROPOS

Le travail expérimental présenté dans ce mémoire de thèse a été réalisé sous la
responsabilité d’Yves Jolivet dans l’équipe Écophysiologie Cellulaire et Moléculaire de l’UMR
1137 INRA/UHP Écologie et Écophysiologie Forestières à Vandoeuvre-lès-Nancy.
Une partie du travail a été menée au Centre INRA de Nancy sous la responsabilité de Didier Le
Thiec dans l’équipe Bioclimatologie et Écophysiologie de l’UMR 1137 et à l’UPSC d’Umeå sous
la responsabilité de Per Gardeström.