Des plantules de fève (Vicia faba), âgées de 12 jours sont traitées en conditions hydroponiques par 50, 100 et 200 µM de chlorure de cadmium pendant 12, 24 et 48 h. Les signes d'intoxication se manifestent par des perturbations de la croissance foliaire et racinaire accompagnées d'un brunissement des racines traitées. Nos résultats ont aussi montré, une diminution de la teneur en chlorophylle totale, un désordre nutrititionnel et des perturbations de l'absorption de l'eau dans les plantules de fève traitées. Concernant la répartition de Cd entre les feuilles et les racines de fève, nous avons montré un faible passage des ions métalliques vers les feuilles et une localisation préférentielle de ces ions dans les racines. La présence des ions cadmiques dans la solution nutritive a entrainé l'installation d'un état de stress oxydant caractérisé par une production accentuée de O2- et de H2O2 dans les racines et les feuilles de plantules de fève traitées. Dans les racines, la production de radicaux d'oxygène actif s'accompagne d'une augmentation de la production de MDA (malondialdéhyde), une stimulation de l'activité lipoxygénasique (LOX) au début du traitement et un accroissement du taux de mort cellulaire. Dans les feuilles traitées par le cadmium, nous n'avons pas montré des modifications de la production de MDA par rapport aux témoins. Face au stress cadmique, les plantules de fève mobilisent des systèmes antioxydants pour éliminer les espèces réactives de l'oxygène (ROS). Nous avons noté des perturbations des activités des enzymes antioxydantes (SOD , CAT, GPX, et des enzymes du cycle ascorbate-glutathion), des modifications des rapports ASA/DHA et GSH/GSSG et une production accentuée des composés phénoliques. Dans les racines, organes qui accumulent le Cd, nous avons noté une augmentation de la teneur en phytochélatines et une modification de l'expression de certains gènes liès au stress métallique (hsp70.1, CuZnSODcy, GR). Dans les zones méristématiques de ces organes, nous avons montré aussi une baisse de l'indice mitotique, une induction des micronoyaux et l'apparition d'anomalies chromosomiques touchant la structure et le nombre des chromosomes.

l est nécessaire de connaître les propriétés mécaniques des fibres végétales pour garantir la fiabilité des structures en composites à base de ces fibres. L'objectif poursuivi au cours de cette thèse était donc de développer une méthodologie de modélisation et de caractérisation de l'anisotropie élastique des fibres végétales. L'étude menée est de type multi-échelle, ce qui a permis de prendre en compte la stucture hiérarchique responsable des caractéristiques globales de la fibre, dans une modélisation numérique par éléments finis des propriétés élastiques. Le travail expérimental s'est focalisé, d'une part, sur la caractérisation morphologique et physico-chimique d'une nouvelle fibre végétale le Rhecktophyllum camerunense (RC) et d'autre part, sur la mise en oeuvre et caractérisation des composites unidirectionnels Sisal/Epoxyde et RC/Epoxyde. Les données obtenues ont été intégrées dans un modèle micromécanique avéré afin d'estimer complètement les propriétés élastiques des fibres végétales utilisées

La contamination des ensilages par les fusariotoxines intervient au champ, indépendamment de tout problème de conservation. L'ingestion par les animaux d'élevage de teneurs trop élevées de ces mycotoxines peut entraîner une altération des performances zootechniques et des effets sur la santé des animaux. Face au succès partiel des méthodes de prévention et à l'inadaptibilité des méthodes physiques et chimiques de détoxification, l'utilisation des propriétés de certains microorganismes apparaît comme une alternative à considérer. L'objectif de ce travail est d'explorer la capacité des bactéries fermentaires à éliminer les fusariotoxines en vue de leur utilisation comme agent de détoxification des ensilages. Le criblage de 202 souches de bactéries fermentaires pour leur capacité à biotransformer et / ou séquestrer le déoxynivalénol (DON), la zéaralénone (ZEN) et les fumonisines B1 et B2 (FB1 et FB2) a montré que la séquestration de ces ces fusariotoxines majeures est une activité répandue chez ces microorganismes, les genres Streptococcus et Enterococcus apparaissant comme les plus efficaces en éliminant jusqu'à 33%, 49%, 24% et 62% de DON, ZEN, FB1 et FB2, respectivement. Cette propriété pourrait diminuer la biodisponibilité des fusariotoxines chez l'animal et, par conséquent, réduire leur effet toxique. D'autre part, environ 5% (11/202) des souches testées ont biotransformé la ZEN en sa forme activée, l'alpha zéaralénol. Nous avons ensuite montré que la séquestration des fumonisines B1 et B2 fait intervenir le peptidoglycane de la paroi bactérienne et les bras d'acide tricarballylique (TCA) des fumonisines. La différence de séquestration de ces deux analogues (FB2>FB1) a été élucidé par une méthode de modélisation moléculaire qui a montré que le groupe hydroxyle additionnel de la FB1 forme une liaison hydrogène avec un des TCA, limitant ainsi la possibilité de séquestration. Des essais ont montré qu'une fraction importante de ZEN était aussi instantanément séquestrée par la flore du contenu ruminal, formant un complexe aussi stable dans des conditions simulant les compartiments post-ruminaux du tube digestif que celui formé entre des Streptococci et la ZEN. Ce niveau de séquestration pourrait contribuer à la plus forte résistance des ruminants aux effets des fusariotoxines. En conséquence, l'ajout de bactéries fermentaires pourrait être davantage utile à des animaux monogastriques plus sensibles comme le porc. Des essais in vivo sont cependant nécessaires pour en évaluer l'impact réel. Optimisée, la capacité des bactéries fermentaires à séquestrer les fusariotoxines pourrait compléter avantageusement les propriétés acidifiantes ou probiotiques des inoculants bactériens utilisés en nutrition animale

Sept hauts-marais du département de l'Allier ont fait l'objet d'une description, d'un diagnostic et d'une proposition de stratégie de conservation. Le travail en trois étapes : (1) définition du cadre conceptuel, le modèle ; (2) description des complexes ; (3) intégration du modèle et des données de terrain. La synthèse modèle-description a mené à la définition de trois types fonctionnels : (1) édifices en phase corrosive-érosive, ayant subi de fortes perturbations et en particulier le pâturage ; (2) édifices stagnants ; (3) hauts-marais supposés fonctionnels. Au regard de leur nature et de leur état, les représentants du dernier type devraient faire l'objet d'une attention particulière des gestionnaires d'espaces naturels et faire l'objet de recherches complémentaires sur leur activité turfigène et la nature des végétations qui sont à l'origine des bombements

L'objectif de cette thèse est d'étudier la croissance et le développement du manguier (Mangifera indica L.) en lien avec un facteur exogène, la température, et plusieurs facteurs endogènes architecturaux de type structurel (topologie) et temporel. Les études sont menées à l'échelle de l'organe (l'axe végétatif, ses feuilles et l'axe florifère) et de la succession des axes (végétatifs ou florifères) sur plusieurs cycles de croissance. À la première échelle, l'étude met en évidence une relation allométrique négative entre la vitesse relative de croissance, positivement reliée à la température, et la durée de croissance de l'organe. Cette relation est commune entre les trois organes et les deux cultivars étudiés. Par ailleurs, des modèles de segmentation montrent que les stades phénologiques classiquement admis sont caractérisés par des vitesses absolues de croissance contrastées. Cette approche met en évidence des asynchronismes entre l'axe végétatif et ses feuilles. À la seconde échelle, l'effet des facteurs architecturaux sur le développement est analysé pour quatre cultivars. Nos résultats montrent de fortes interactions entre certains facteurs structurels (ex. position de l'axe, apicale vs. latérale) ou temporels (ex. date d'apparition), et des caractéristiques développementales qualitatives (ex. occurrence de la floraison), quantitatives (ex. nombre d'inflorescences) ou temporelles (ex. date de floraison). Ces résultats font ressortir une " mémoire de l'effet architectural " qui se propage d'un cycle de croissance aux suivants. Nos études multi-échelles permettent de quantifier les parts respectives des facteurs endogènes et exogènes contribuant aux variations phénotypiques (incluant la plasticité) du manguier.

Les sites de fixation des facteurs de transcription ou éléments régulateurs sont impliqués dans la régulation de l'expression des gènes. Une meilleure connaissance de l'architecture des promoteurs est aujourd'hui accessible via l'annotation des génomes et les données transcriptomiques. Certains éléments régulateurs sont conservés à une position préférentielle dans les promoteurs. Chez A. thaliana, nous avons mis au point une approche pour caractériser de tels motifs. Ce travail a permis de proposer une cartographie des promoteurs en identifiant 5105 motifs caractérisés par une sur-représentation locale dans les promoteurs proximaux. L'étude du promoteur central où est observée la boîte TATA, élément régulateur conservé entre eucaryotes, a été approfondie. Une liste de 15 variants fonctionnels de la boîte TATA a été identifiée, ainsi qu'une nouvelle classe d'éléments régulateurs qui sont caractérisés par des mêmes contraintes topologiques que la boîte TATA : les motifs-TC. Ils sont conservés chez A. thaliana et le riz, Oryza sativa, mais absents chez les mammifères. Les 18% de gènes d'A. thaliana contenant un motif-TC ont tendance à être exprimés dans des conditions expérimentales spécifiques. Ces éléments pourraient participer à la régulation de l'expression des gènes. L'étude de l'élément initiateur YR chez A. thaliana a mis en évidence une extension de ces 4 dinucléotides dans l'UTR 5'. Des associations entre ces éléments régulateurs peuvent montrer une collaboration fonctionnelle. La recherche de caractéristiques fonctionnelles communes aux gènes possédant une même organisation d'éléments régulateurs pourra permettre de contribuer à l'annotation fonctionnelle de ces éléments.

Nous sommes partis d'une analogie inédite entre la configuration de certaines feuilles dans le bourgeon et les ribambelles de papier. Quand on plie du papier et qu'on le coupe avec des ciseaux, à chaque pli va correspondre une pointe ou un creux de la ribambelle déployée. De nombreuses feuilles adoptent la même géométrie dans le bourgeon. Le bord de la feuille est replié sur un plan comme si il avait été découpé avec des ciseaux. Pour cette raison purement géométrique, les lobes et creux de la feuille déployée correspondront exactement aux plis initiaux. Nous avons nommé ces feuilles « kirigami », ce qui veut dire couper-papier en japonais. La première partie de cette thèse, purement géométrique, montre à quel point les géométries des feuilles sont contraintes par leur développement plié. Nous montrons aussi que la richesse des géométries que permet le kirigami se retrouve au sein des feuilles. La deuxième partie, plus biologique, propose à la fois un mécanisme pour le développement des plis et un candidat pour les mystérieux ciseaux. Nous concluons sur l'intérêt évolutif d'une telle organisation des feuilles dans le bourgeon.

Les protéines kinase TOR (Target Of Rapamycin) ont été identifiées, chez les levures, les mammifères et la drosophile, comme des régulateurs majeurs de la croissance cellulaire. Ainsi, la progression des phases G1 à S du cycle cellulaire est bloquée par la rapamycine, un antibiotique capable d'inhiber spécifiquement TOR en formant un complexe ternaire avec le domaine FRB (FKBP-rapamycin binding domain) of TOR et une autre protéine appelée FKBP12 (FK506 and rapamycin Binding Protein). Ce travail présente l'étude moléculaire et génétique de l'homologue d'Arabidopsis thaliana des gènes TOR de levures et d'animaux. Nous avons clone l'ADNc de l'unique gène TOR d'Arabidopsis (AtTOR) qui contient 55 introns et code une protéine de 300 kDa qui présente un important taux d'identité avec ses homologues d'animaux et de levure. Cependant, la croissance végétative d'Arabidopsis, ainsi que celle d'autres plantes testées, sont insensibles à la rapamycine. Néanmoins, des expériences de double hybride ont montré que le domaine FRB de AtTOR est capable de fixer FKBP12 de levure d'une manière dépendante de la rapamycine. Deux mutants ( tor-1 et tor-2) ont été identifiés dans la collection de mutants d'insertion d'un ADN-T de l'INRA de Versailles. Chez les deux mutants, l'ADN-T s'est inséré en amont des domaines FRB et kinase. Les deux mutants ne se complémentent pas et ont un phénotype embryon létal caractérisé par le fait qu'un quart des graines d'une silique hétérozygotes présentent un arrêt prématuré du développement de l'albumen et de l'embryon, ce dernier étant bloqué au stade globulaire. Nous avons utilisé une fusion traductionnelle entre AtTOR et le gène rapporteur GUS présente dans le mutant tor-1 pour montrer que l'expression de AtTOR est restreinte à l'embryon, l'albumen, et tous les méristèmes primaires. Cela est différent de TOR de mammifères et TOR de drosophile qui sont exprimés dans tous les tissus. Ces résultats nous ont amené à discuter le rôle de AtTOR dans la croissance cellulaire et la prolifération. De plus, des expériences ayant pour but de rendre Arabidopsis résistante à la rapamycine ont été initiées, et des constructions ont été réalisées pour sur-exprimer AtTOR avec le système GAL4.

L'ennoyage est un phénomène courant qui se répercute sur les végétaux en diminuant leur croissance, leur développement et leur régénération. Il entraîne une forte diminution du taux d'oxygène (hypoxie) dans le compartiment racinaire résultat de l'excès d'eau dans le sol. Face à ce stress, certaines plantes sont capables intensifier leur métabolisme anaérobie et développer des adaptations morphologiques (lenticelles hypertrophiées, aérenchymes, racines adventives). Le chêne sessile (Quercus petraea Matt L.) et le chêne pédonculé (Quercus robur L.) présentent une différence de tolérance à l'ennoyage du sol mais sont génétiquement proches. Cependant, il existe peu de connaissances sur les processus physiologiques mis en place par ces deux espèces durant ce stress. La croissance ainsi que certains changements morphologiques, anatomiques et physiologiques étudiés chez les deux espèces en réponse à un ennoyage, ont confirmé que le chêne sessile était davantage sensible à ce stress. Le chêne pédonculé, espèce plus tolérante, parvient à maintenir son statut hydrique de même que son activité photosynthétique plus longtemps et à des niveaux moins critiques que le sessile. L'hémoglobine non-symbiotique améliore la survie des plantes en conditions d'hypoxie en interagissant avec le monoxyde d'azote (NO). Le clonage d'une hémoglobine non-symbiotique chez le chêne sessile a permis d'isoler le gène QpHb1 codant pour une protéine de 161 acides aminés et présentant toutes les caractéristiques communes aux hémoglobines non-symbiotiques de classe 1. Chez les deux espèces, QpHb1 est davantage exprimé dans les racines que dans la tige ou les feuilles, suggérant un rôle particulier dans ce tissu. L'expression de QpHb1 analysée par Northern blotting a montré une chute d'expression dans les racines dès les premières heures de stress chez le chêne sessile qui se poursuit durant toute la durée de l'expérience (28 jours). Alors que chez le chêne pédonculé, l'expression de QpHb1 suit un schéma plus complexe : on observe un pic d'expression après 1h d'ennoyage suivi d'une forte inhibition après 3h. Cette régulation pourrait être synonyme d'une implication de l'hémoglobine non-symbiotique dans la signalisation rapide du stress et par conséquent dans la mise en place de la tolérance. D'ailleurs sa localisation par hybridation in situ au niveau racinaire a montré que QpHb1 se situait au niveau des cellules du protoderme, pouvant suggérer un rôle dans la détection des modifications de la rhizosphère mais aussi au niveau du protoxylème qui pourrait lui permettre de participer à la signalisation entre l'appareil racinaire et l'appareil aérien via la S-nitrosylation. Dans la réponse à un ennoyage de plusieurs semaines, le chêne pédonculé met en place des adaptations (aérenchymes, lenticelles hypertrophiées et racines adventives) et exprime davantage QpHb1 que le chêne sessile notamment dans les racines adventives. La régulation spatio-temporelle de QpHb1 pourrait être impliquée dans la capacité de tolérance ainsi que dans la cascade de signalisation menant au développement de ces adaptations.

Les écosystèmes alpins, au même titre que les écosystèmes arctiques, séquestrent des quantités importantes de carbone dans leurs sols. Dans ces écosystèmes, la topographie locale détermine la répartition de la neige; un facteur qui, sur le court terme, affecte les paramètres physiques de l'environnement (effets directs) et qui, sur le long terme, a sélectionné des communautés végétales et microbiennes très différentes aux deux extrêmes du gradient de mésotopographie (effets indirects). Au regard des modifications futures des régimes d'enneigement prédits par les différents modèles climatiques, cette étude vise à explorer les contrôles directs et indirects exercés par l'enneigement sur la fixation du CO2 et la minéralisation du carbone organique dans les écosystèmes alpins. Les paramètres physiques des sols (eau et température) ont été mesurés pendant plusieurs années révélant les effets directs. Afin de quantifier les effets indirects de l'enneigement sur les flux biogéochimiques, nous avons utilisé les caractéristiques fonctionnelles des végétaux (leurs traits). Différentes approches (mesures in situ, manipulations expérimentales et modélisation) ont été employées. Cette étude démontre que la fixation du carbone le long des gradients de mésotopographie est à la fois déterminée par les traits fonctionnels végétaux, les propriétés des canopées et la longueur de la saison de végétation. Un allongement de la saison de végétation devrait entraîner une augmentation marquée de la production primaire si les événements de gel en début de saison de végétation demeurent limités. La minéralisation du carbone est au contraire largement dépendante de la qualité de la matière organique contenue dans les sols. Des changements de composition en traits fonctionnels de la végétation, notamment ceux affectant les concentrations en lignine des litières, devraient avoir un impact déterminant sur les vitesses de minéralisation de la matière organique. Enfin, l'étude des flux de carbone et d'azote dans les plantes dominantes et à l'interface plante – sol révèle un couplage temporel et spatial essentiel chez les espèces dont la croissance est limitée par la longueur de la saison de végétation. Ce couplage apparaît plus limité dans les communautés végétales bénéficiant d'une plus longue saison de végétation. L'évolution des flux et stocks de carbone au sein des écosystèmes alpins dans un contexte de changement climatique est discutée.