Chez les plantes, les protéines arabinogalactanes possèdent le domaine d'adhésion fasciclin-like. Les protéines Fasciclin-Like Arabinogalactan (FLAs) sont localisées au niveau de la paroi cellulaire, la membrane plasmique et dans l'espace inter membranaire. Chez les animaux, les protéines FLAs sont impliquées dans l'adhésion et la communication cellulaires. Elles sont connues chez les plantes pour leurs fonctions dans le développement, la reproduction et la mort cellulaire programmée. Cependant, les bases moléculaires de ces interactions sont encore inconnues, et aucun domaine fasciclin-like n'a été caractérisé chez les céréales. Afin d'isoler les gènes de la famille des FLAs chez le blé (Triticum aestivum) et le riz (Orysa sativa), on s'est basé sur les motifs FLAs conservés d'Arabidopsis thaliana. En utilisant des outils bioinformatiques, tous les ESTs ayant les motifs FLAs conservés ont été collectés, et des séquences consensus (contigs) ont été reconstituées. Cette étude a permis la caractérisation de 34 protéines FLAs chez le blé et 24 chez le riz. Soixante dix pour cent des protéines FLAs chez le blé et le riz sont prédits être liées à la membrane plasmique via la molécule ancre glycosylphosphatidylinositol (GPI). L'étude du profil d'expression par l'analyse de Northern a montré que les gènes FLAs chez le blé sont exprimés dans toute la plante et principalement au niveau de la racine et de la graine. Plusieurs gènes FLAs chez le blé sont sous-exprimés sous l'effet des stress abiotiques alors que les TaFLA9 et 12 sont induits par le froid au niveau de la racine. Le domaine fasciclin-like des plantes est prédit d'avoir une homologie 3-D avec le domaine Fas1 de la molécule d'adhésion cellulaire neurale Fascilin1 chez l'insecte avec une estimation de 70% de précision. L'analyse structurale des FLAs montre une concentration des charges négatives au niveau des régions β1-α3-α4-β2, alors que les charges positives sont positionnées derrière les plis. Cette forte distribution de charge peut permettre des interactions protéine-protéine via des forces électrostatiques similaires chez d'autres molécules d'adhésion. L'identification des protéines FLAs chez le blé et leurs caractérisations moléculaires permettraient d'attribuer à ces protéines des fonctions possibles dans la croissance, le développement de la plante et dans la réponse au stress. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Protéines Arabinogalactane, Domaine Fasciclin, Like, Glycosylphosphatidyl, inositol, Bioinformatiques, Blé, Riz.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Stratégies d'exploitation des fonctions biologiques : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3672. Articles en anglais intégrés au texte. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. f. 129-146. Liste des communications et publications.

Cereus triangularis est un cactus non endémique de la sous-famille des Cactoïdées très présent dans le nord de Madagascar. Ses cladodes sont utilisées sous la forme de décoctions dans la pharmacopée Malgache. Bien que riche en hydrocolloides comme la plupart des cactus appartenant à cette sous famille il n’est pas exploité pour la production de polysaccharide. Notre travail a donc consisté à définir les conditions d’extraction des polysaccharides hydrosolubles des cladodes de cette plante, à en identifier la structure, à en caractériser les propriétés physico-chimiques et à explorer des voies enzymatiques pour leur dégradation en oligomères et/ou en polymères de faibles masses molaires. Nos travaux ont conduit à l’identification d’un arabinogalactane de type I de haute masse molaire. Ce polysaccharide est constitué d’une chaîne principale de galactane de type β-(1,4)-D-GalP substituée en position 3 par des groupements T-α-L-Araƒ-(1, ou des chaînes latérales d’arabinanes. Le comportement rhéologique de ce galactane est typique des polymères rheofluidifiants ayant des propriétés de gel faible. La mise en œuvre de dégradations enzymatique à l’aide d’une galactanase fongique a conduit à l’obtention de fractions de plus faibles masses molaires que celles des polymères natifs qui ont pu être testées avec succès pour leurs propriétés prébiotiques. / Cereus triangularis is a non endemic cactus belonging to the sub-family of Cactoideae, well represented in the north of Madagascar. Its cladodes are used in food decoction as a traditional medicine in Madagascar. Even if the hydrocolloid content of this cactus is high as observed with other ones from the same sub-family, it is not exploited for the production of polysaccharides. In this study we have defined an extraction procedure to collect the soluble polysaccharide from the cladodes of this cactus and characterized the structure of it before to investigate its physico-chemical properties and to degrade it into oligosaccharides using enzymes. Structural analyses have revealed that this polysaccharide is a type I arabinogalactan with a high molecular weight. It is mainly composed of a galactan backbone of β-(1,4)-D-GalP substituted at position 3 by T-α-L-Araƒ-(1, or arabinan chains. The rheological properties of this galactan are characteristic of a pseudoplastic fluid with a weak gel behavior. Its enzymatic degradation using a fungal galactanase led to the production of oligomers and low molecular weight polysaccharides which have been successfully tested as prebiotics.

Les gommes d’Acacia (AG, E414EC) sont largement utilisées par ses propriétés stabilisantes, émulsifiantes et filmogènes. Le but de ce projet de thèse consiste à caractériser les propriétés interfaciales et émulsifiantes des gommes d’Acacia. Les études des propriétés interfaciales liquide-liquide ont confirmé que l’A. senegal permettait une plus grande diminution de la tension interfaciale et une formation plus rapide de films à l’interface. Ceci est en accord avec sa teneur plus élevée en AGP de masse molaire élevée riche en protéine, la meilleure accessibilité de la partie protéique et la plus grande flexibilité moléculaire par rapport à A. seyal. De même, ces avantages biochimiques et structuraux de l’A. senegal se sont avérés être impliqué dans les propriétés émulsifiantes des gommes. Les résultats d'une approche innovante visant à contrôler la teneur en AGP de masse molaire élevée riche en protéines dans le milieu et la concentration totale de gomme par le mélange de deux fractions bien caractérisées isolées chez A. senegal ont confirmé la synergie fonctionnelle entre la quantité des AGP de masse molaire élevée riche en protéines et la concentration totale en gomme. De plus, en présence de quantités élevées d'AGP de masse molaire élevée riches en protéines, les émulsions étaient stables contre la floculation/coalescence en raison de la forte teneur en protéines permettant une répulsion électrostatique entre les gouttelettes et la viscosité apparente élevée du milieu. Celles-ci étaient en accord lorsque les propriétés émulsifiantes de A. senegal et A. seyal ont été comparées. En effet, A. senegal contient une plus grande quantité d'AGP de masse molaire élevée riches en protéines et d'acides uroniques, et sa dispersion présente une viscosité apparente supérieure à celle d'A. seyal. En outre, lorsque les gommes d'Acacia étaient utilisées sous forme de films séchés, la grande teneur en AGP riches en protéines de masse molaire élevée et la bonne accessibilité des fragments protéiques d'A. senegal permettaient aux films d’avoir une surface homogène lisse avec des propriétés hydrophobes caractéristiques. En revanche, les films de A. seyal étaient irréguliers et constitués d'une organisation répétitive comme de nombreuses grosses particules uniformément réparties sur la surface par rapport au faible degré de ramification, une teneur élevée en arabinose favorisant les liaisons hydrogènes intra et inter moléculaires et une forte capacité d'hydratation chaînes polysaccharidiques de A. seyal. Selon les résultats, cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur la relation entre la composition biochimique, les propriétés structurales et physico-chimiques, pour la première fois, dans les deux aspects de la gomme, à savoir sous forme de dispersion liquide et de films séchés.Mots clés : gomme d’Acacia, propriétés interfaciales et émulsifiantes, arabinogalactane-protéines, arômes / Acacia gums (AG, E414 EC) are widely used for its stabilizing, emulsifying and film-forming properties. The aim of this project is to characterize the interfacial and emulsifying properties of Acacia gums. The main results from liquid-liquid interfacial properties study confirmed that A. senegal showed a faster decrease of interfacial tension and a more rapid interfacial film formation. These were in agreement to its greater content of high molar mass-protein AGPs content, the more accessibility of proteinaceous moieties, and the higher molecular flexibility compared to A. seyal. In the same vein, these biochemical and structural advantages of A. senegal were found to be involved in the emulsifying properties of gums. The results from an innovative approach aiming to control high molar mass protein-rich AGPs content in bulk and the total concentration of gum by mixing two well characterised fractions isolated from A. senegal confirmed the functional synergism between the amount of high molar mass protein-rich AGPs and the total gum concentration. Moreover, in the presence of high molar mass protein-rich AGPs in high amount, the emulsion became stable to flocculation/coalescence due to the great protein content allowing electrostatic repulsion between droplets and the high bulk apparent viscosity. These were in agreement when the emulsifying properties of A. senegal and A. seyal were compared. Indeed, A. senegal containing a greater amount of high molar mass protein rich AGPs and uronic acids and its dispersion having a higher apparent viscosity than A. seyal allowing the former to form emulsion with a more stability. Besides, when Acacia gums were used in the form of dried film, the great content of high molar mass protein-rich AGPs and the good accessibility of proteinaceous moieties of A. senegal allowed the smooth homogeneous surface with a hydrophobic characteristic properties of A. senegal dried films. In contrast, A. seyal films was irregular and composed of a repetitive organization as numerous large particle uniformly distributed on surface in the relation to the low degree of branching, high arabinose content favoring intra and inter molecular hydrogen bonding and high hydration ability causing aggregation of polysaccharide chains of A. seyal. According to the results, this thesis brings new knowledge of the relationship between biochemical composition, structural and physicochemical properties, for the first time, across both aspects of gum, i.e. in the form of liquid dispersion and dried films.Keywords: Acacia gums, interfacial and emulsifying properties, arabinogalactan proteins, aroma compounds

Choisya ternata est une plante ornementale souvent touchée par la maladie de la pourriture racinaire provoquée par Phytophthora. Cette maladie peut induire de pertes allant jusqu’à 80 %, ce qui implique l’utilisation intensive de produits phytosanitaires. Afin de limiter l’utilisation de ces produits toxiques, une meilleure connaissance des acteurs de la défense des plantes est nécessaire. Pour cela, les objectifs de cette thèse sont I) d’identifier les espèces du genre Phytophthora pathogènes de C. ternata, II) d’étudier des acteurs de défense au niveau racinaire et III) de développer une approche de lutte alternative aux phytosanitaires. L’identification des espèces de Phytophthora par l’amplification et le séquençage de la région ITS, montre la présence de Phytophthora parasitica dans la production de C. ternata en pépinière. Ils mettent aussi en évidence, pour la première fois en France et chez Choisya, la présence de Phytophthora tropicalis. Deux cultivars de C. ternata sont utilisés pour étudier les acteurs de la défense racinaire contre P. parasitica, Aztec pearl (moins sensible à la pourriture racinaire) et Goldfinger (plus sensible). Les arabinogalactane-protéines (AGPs) sont des glycomolécules de la paroi cellulaire qui constitue une barrière physique face aux pathogènes. Des études ont montré le rôle des AGPs dans l’interaction plante-pathogène et plus particulièrement avec les oomycètes. Toutefois, le rôle des AGPs racinaires de Choisya dans l’interaction avec P. parasitica n’est pas étudié. Nos résultats montrent des différences biochimiques au niveau de la composition monosaccharidique des AGPs racinaires d’Aztec pearl en comparaison avec les AGPs de feuilles de ce cultivar et les AGPs de feuilles et de racines de Goldfinger. Contrairement aux autres fractions, ces AGPs n’ont pas augmenté la croissance du mycélium de P. parasitica. Ces résultats suggèrent que l’oomycète n’est pas capable de dégrader cette fraction pour l’utiliser comme une source d’énergie. Pendant l’infection de la plante par P. parasitica, ces AGPs peuvent freiner la pénétration du pathogène, et par conséquent diminuer la sévérité de la maladie. Les plantes ont aussi développé des molécules chimiques nommées métabolites secondaires (MS) capables de les protéger contre leurs agresseurs. Des études ont montré que la partie foliaire de Choisya est riche en MS tels que les alcaloïdes dont plusieurseffets pharmacologiques sont connus. Cependant, leur composition racinaire et leur rôle dans la protection de la plante contre P. parasitica ne sont pas élucidés. Nos résultats montrent que les racines des deux cultivars sont riches en alcaloïdes furoquinoliques. Certains alcaloïdes sont présents en plus grande quantité chez Aztec pearl, mais suite à l’inoculation de zoospores de P. parasitica cette différence n’est plus détectable. De plus, l’extrait contenant les alcaloïdes totaux d’Aztec pearl ont été capables d’inhiber la croissance du mycélium de l’oomycète, contrairement à l’extrait issu de Goldfinger. Ces résultats montrent le rôle potentiel des alcaloïdes furoquinoliques dans la protection de la plante contre cet oomycète. / Choisya ternata is an ornamental plant that suffers from root rot disease due to Phytophthora. This disease can lead to severe production losses (up to 80 %), which require intensive use of phytosanitary products. A better understanding of plants defenses in required in order to reduce the use of these products. Therefore, the objectives of this thesis are I) identifying Phytophthora spp. pathogens of C. ternata, II) studying roots defense actors and III) developing an alternative control approach. Phytophthora spp. identification by ITS region amplification and sequencing highlighted the presence of Phytophthora parasitica on Choisya. Furthermore, Phytophthora tropicalis was identified for the first time in France and on Choisya culture. Two C. ternata cultivars were used to study the plants root defense actors against P. parasitica, Aztec pearl (less susceptible to root rot) and Goldfinger (more susceptible to root rot). Arabinogalactan proteins (AGPs) are glycomolecules of the cell wall which constitutes a physical barrier to pathogens. Studies showed the role of AGPs in the plant-pathogen interaction and more specifically in the case of oomycetes. However, Choisya root AGPs role in the interaction with P. parasitica is not studied. Our results showed biochemical differences in the monosaccharide composition of Aztec pearl root AGPs and the other AGPs fractions (Aztec pearl leaves and Goldfinger roots and leaves). Contrary to other fractions Aztec pearl root AGPs did not increase P. parasitica mycelium growth. These results suggest that oomycete was not able to degrade this fraction and use it as energy source. When P. parasitica infects the plant, these AGPs may be able to slow the infection and reduce disease severity. Plants have also developed chemical molecules known as secondary metabolites (SM) capable of protecting them against attackers. Studies showed that C. ternata leaves are rich with SM as alkaloids that have many pharmacological activities. Nevertheless, roots alkaloids composition and role in plant protection are not studied. Our results showed that roots of the two cultivars are riche with furoquinoline alkaloids. Some these alkaloids were more concentrated in Aztec pearl. But after inoculation with P. parasitica zoospores, the difference was not detectable anymore. Moreover, the total alkaloids extract of Aztec pearl inhibited P. parasitica mycelium growth, unlike the extract of Goldfinger. Another strategy of plants protection is the use of beneficial soil microorganisms that limits pathogens development and stimulate plant defenses. These microorganisms are known as biological control agents (BCA) and are sometimes used in horticulture as an alternative control strategy. In our study, treatments of C. ternata by different BCA were evaluated by a developed real time PCR (qPCR) targeting ypt1 and by symptoms annotation. This evaluation showed that combined treatments by Glomus intraradices with Gliocladium catenulatum and G. intraradices with Trichoderma atroviridae (respectively mycorrhizal fungi and filamentous fungi) offer a better protection against P. parasitica.