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A great deal of the remarkable properties of plants lie in the complex nature of adhesion of cells which is unparalleled in modern materials science. The exact nature of the polymer network that results in this is still to be completely understood. A basic view of the plant cell wall has a cellulose microfibrillar network embedded in a highly crosslinked pectin matrix. It is suspected that it is these crosslinks that give rise to the adhesion between cells and it is the aim of this thesis to examine the molecular features responsible for inter cellular adhesion in plants and how these might vary within the cell and between cells. A variety of cell separation techniques were utilised including the development of a multi-step pectin extraction procedure and investigation into the use of enzymes to break specific linkages in order to effect cell separation. These experiments confirmed that crosslinks between pectic polymers were responsible for cell adhesion as breaking them resulted in separation. These experiments also showed that the mechanism responsible for cell adhesion differed between faces of the individual cell and also between different types of cell. The existence and potential role in cell adhesion for non-methyl esters was also investigated. From this work it was discovered that non-methyl intermolecular esters existed. Studies that combined enzyme treatment with tensile strength testing equipment at the Institute of Food Research, Norwich endeavoured to test the strength of cell-cell adhesion and these discovered that this varied according to the structure of the polysaccharides in the wall.

L'ozone troposphérique est un polluant atmosphérique majeur qui agit comme une phytotoxine. Il pénètre dans les feuilles par les stomates avant d'être dissout dans l'apoplaste en générant des radicaux libres oxygénés (ROS) provoquant ainsi un stress oxydatif. Deux barrières existent pour restreindre les effets de l'ozone : (i) les stomates qui peuvent limiter les flux entrants par contrôle de la conductance stomatique et (ii) le système de détoxication des ROS issus de la dégradation de l'ozone. Nous avons étudié les effets de l'ozone (120 ppb) sur ces deux moyens de défense chez trois génotypes de peuplier euraméricain (Populus deltoides x Populus nigra) placés en conditions contrôlées dans des chambres phytotroniques. Un effet direct de l'ozone sur la photosynthèse et sur les mouvements stomatiques en réponse à des variations de facteurs environnementaux (ralentissement des phénomènes d'ouverture et de fermeture) a été mis en évidence. Les modèles de calcul de la conductance stomatique, sur lesquels se basent les indicateurs de seuil de risque à l'ozone pour la végétation, doivent donc les prendre en compte. De plus, ces travaux ont mis en évidence le rôle prépondérant des concentrations constitutives en antioxidants dans la tolérance à l'ozone ainsi que la complexité de ces mécanismes de détoxication. La notion de flux effectif d'ozone doit prendre en considération ces deux aspects afin de caractériser au mieux les différences de sensibilité à l'ozone intra et inter spécifique / Tropospheric ozone is a major air pollutant that acts as a phytotoxin. It enters the leaf through the stomata before being dissolved in the apoplast by generating reactive oxygen species (ROS) causing oxidative stress. Two defenses exist to restrict the effects of ozone: (i) the stomata which can limit ozone uptake by regulating stomatal conductance and (ii) the detoxification processes of ROS generated by ozone.We studied the effects of ozone (120 ppb) on these two mechanisms of defense in three euramerican poplar genotypes (Populus deltoides x Populus nigra) under controlled conditions in phytotronic chambers. A direct effect of ozone on photosynthesis and stomatal movements in response to changes in environmental factors (by slowing the stomatal opening and closure) has been highlighted. Models of stomatal conductance, on which indicators of critical level of ozone for vegetation are based, must take them into account. In addition, these studies have highlighted the role of constitutive concentrations of antioxidants in tolerance to ozone as well as the complexity of these detoxification mechanisms. The notion of effective ozone flux must consider these two aspects to better characterize the intra-and inter-specific differences in sensitivity to ozone

Les bactéries rhizosphériques stimulatrices de croissance (PGPR) du genre Azospirillum sont utilisées commercialement pour leur capacité à stimuler la croissance et à augmenter le rendement des céréales via une relation associative complexe et peu comprise. L'objectif de cette étude a été d'utiliser les outils modernes de la métabolomique pour caractériser les mécanismes biochimiques activés par la souche A. lipoferum CRT1 chez son hôte, le maïs.L'analyse des contenus phytochimiques des racines, feuilles et sève ascendante a suggéré pour la première fois l'importance de la communication racine-feuille et des sucres simples dans l’augmentation de croissance et du potentiel de conversion photochimique de jeunes plantules par A. lipoferum CRT1. Une analyse transcriptomique a révélé un impact modéré au niveau des racines et des modifications de nombreux nœuds régulateurs des processus biologiques cellulaires des feuilles, dont ceux contrôlés par les auxines et l’acide abscissique. Des essais agronomiques conduits deux années consécutives sur quatre sites ont indiqué que l'augmentation de rendement par A. lipoferum CRT1 dérivait d’une sécurisation de la germination lors de stress environnementaux précoces et non de modifications des métabolomes (dont ceux liés à la nutrition azotée et phosphorée), de la croissance et du potentiel photosynthétique des plantules, des modifications qui étaient par contre liées aux contextes pédo-climatiques. La sécurisation de la germination était due à une accélération de la sortie de la radicule et de la consommation des sucres simples, et molécules apparentées, de la graine / Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) of the genus Azospirillum are used commercially for their capacity to stimulate the growth and enhance the yield of cereal crops via an intricate, complex and poorly understood associative relationship. The aim of this study was to use modern metabolomics tools to decipher the biochemical mechanisms activated by A. lipoferum CRT1 in its maize host.The analysis of the phytochemical contents of roots, leaves and ascending sap revealed for the first time the importance of root-to-shoot communication and of simple sugars in the enhancement of growth and photochemical conversion potential of young plantlets by A. lipoferum CRT1. A transcriptomic analysis showed moderate impact on roots and a coordinate modulation of several regulatory nodes of cellular biological processes, including some mediated by auxins and abscissic acid. Agronomic field trials conducted two consecutive years in four sites correlated yield enhancement by A. lipoferum CRT1 to the securing of seed germination during environmental stresses. No correlation was found with modifications of plantlets metabolomes (including those linked to nitrogen and phosphorus nutrition), growth and photochemical conversion potential which were found to depend on additional soil and climate cues. Germination securing was due to a speeding of radicule emergence and of seed simple sugars consumption

Le taro (Colocasia esculenta L.), la grande igname (Dioscorea alata L.) et le manioc (Manihot esculenta Crantz) représentent trois cultures amylacées d'importance dans les régions tropicales et subtropicales du monde. Afin d'évaluer la diversité chimique en molécules bioactives de ces espèces, nous avons développé des méthodologies analytiques CLHP/DBD et CPG/SM à moyen débit permettant de doser les teneurs de 129 caroténoïdes et composés phénoliques/indoliques et de 16 acides organiques/gras dans les tissus souterrains consommés. Ces substances ont ensuite été dosées pour la première fois sur un large échantillonnage représentatif de la diversité agro-morphologique de ces trois espèces (respectivement 173, 113 et 79 cultivars de taro, grande igname et manioc cultivés sur un même site). Les résultats montrent l'existence d'une énorme diversité qualitative et quantitative des marqueurs chimiques et une absence de chimiotype marqué. De nombreux métabolites secondaires n'ont été détectés que dans peu de variétés en accord avec les résultats d'études antérieures sur la diversité, et la distribution, d'allèles génétiques neutres. Bien qu'appréciées, les substances colorées ou perceptibles en bouche n'ont pas fait l'objet d'amélioration variétale poussée sur leurs teneurs et ne peuvent être perçues que dans un petit nombre de cultivars. Dans l'ensemble, les résultats soutiennent l'importance de la sélection participative de petits agriculteurs pour la création et le maintien d'une large biodiversité chimique chez ces plantes. Ils offrent également des perspectives et des outils nouveaux pour améliorer la qualité nutritionnelle de ces espèces / Taro (Colocasia esculenta L.), the greater yam (Dioscorea alata L.) and cassava (Manihot esculenta Crantz) are three important staple crop species from tropical and subtropical regions. In order to evaluate the diversity in bioactive molecules of these three species, we have developed medium throughput HPLC/DAD and GC/MSbased analytical methodologies to estimate the contents of 129 carotenoids and phenolic/indolic compounds and 16 organic/fatty acids in the consumed underground tissues. The contents of these substances have then been quantified for the first time in a large sampling representative of the agro-morphological biodiversity of these three species (respectively 173, 113 and 79 landraces of taro, greater yam and cassava that were cultivated on a common site). Results demonstrate the existence of a large qualitative and quantitative diversity of chemical traits and the absence of clear-cut chemotype. Most secondary metabolites have only been detected in few landraces in agreement with results from previous studies on the diversity, and distribution, of neutral genetic alleles in these plants. Though well appreciated by consumers, colored and mouth-perceivable substances have not been subjected to major content improvement through targeted selection and are in fact only detectable in a limited number of landraces. As a whole, these results support the importance of participatory selection by small farmers in the creation, and maintaining, of a large chemical diversity in these species. They also offer novel tools and perspectives for the improvement of the nutritional value of these species by plant breeders