La compréhension des mécanismes déterminant le succès des espèces invasives est une étape essentielle dans la gestion des invasions biologiques actuelles et la prédiction des futurs risques d'invasion. En adoptant un cadre d'étude conceptuel intégrant les processus écologiques et évolutifs, l'objectif de ce travail était d'analyser les déterminants de la colonisation de l'ambroisie à feuilles d'armoise en France. Tout d'abord, l'étude des interactions biotiques et abiotiques a permis de montrer la capacité de tolérance de l'ambroisie à l'herbivorie et au stress hydrique. L'ambroisie est capable de tolérer la défoliation grâce à une croissance compensatoire efficace, sans que sa reproduction en soit affectée. Cette forte tolérance à l'herbivorie est maintenue chez les populations introduites, malgré la faible pression des ennemis naturels dans la zone d'introduction. En condition de stress hydrique, l'ambroisie produit une biomasse racinaire supérieure aux espèces présentes dans les communautés qu'elle envahit. De plus, les différences dans les valeurs moyennes pour les traits mesurés suggèrent une occupation différente par l'ambroisie des niches écologiques disponibles. La comparaison en jardins communs de populations de l'aire d'origine avec des populations de l'aire d'introduction isolées et issues du foyer central d'invasion a montré que l'adaptation de l'ambroisie à son environnement reposait principalement sur la plasticité phénotypique plutôt que sur la différenciation des traits. Les études de génétiques quantitatives ont mis en évidence un potentiel évolutif élevé pour les traits liés à la germination. Les traits liés à la morphologie, à la phénologie et à la physiologie de la plante montrent une variance additive et une héritabilité plus faibles et donc un potentiel évolutif moindre. En revanche, la variation dans les normes de réaction indique un potentiel évolutif important de la plasticité phénotypique. La tolérance au stress hydrique et à l'herbivorie sont des facteurs qui potentiellement augmentent la capacité de l'ambroisie à coloniser une large gamme d'habitat. De plus, la plasticité phénotypique et le potentiel évolutif important peuvent favoriser une augmentation ou un déplacement de la niche écologique de l'espèce et ainsi favoriser l'expansion de son aire de répartition

Plants do not display an adaptive immune system but express an efficient innate immune system defending them by inducing sophisticated multilevel defense responses against different potential pathogens. Indeed, plant immune responses are triggered upon the detection of many common pathogen- or microbe-associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs) through specific pattern-recognition receptors (PRRs) and/or pathogen- or plant-derived signal molecules called elicitors. Cryptogein (Cry) and oligogalacturonides (OGs) are well known elicitors of defense reactions and their recognition induce a Ca2+-dependent signaling pathway: Ca2+ influx and subsequent free cytosolic [Ca2+] ([Ca2+]cyt) variations are earliest steps to trigger downstream plant defense signaling. Here we have demonstrated that elicitor-induced Ca2+ signaling in tobacco also takes place in mitochondria and chloroplasts. Pharmacological studies indicated that IP3-channels play an important role in the regulation of Ca2+ signaling in mitochondria and chloroplasts. Mitochondrial respiration and energy dissipation mechanisms in chloroplasts are partly controlled by [Ca2+] in these organelles. Moreover, using pharmacological and genetic approaches, our data demonstrated that glutamate receptors homologs (GLRs) participate in OGs-mediated Ca2+ signaling in Arabidopsis. GLRs partly control OGs-induced nitric oxide (NO) production, reactive oxygen species (ROS) production and expression of defense-related genes. Importantly, plants treated with GLRs antagonists exhibited compromised resistance to necrotrophic fungal pathogen, Botrytis cinerea and biotrophic oomycete, Hyaloperonospora arabidopsidis. Analysis of Atglr single mutants revealed the important contribution of AtGLR3.3 in resistance against H. arabidopsidis. Moreover, striking similarities in gene expression levels were observed after OGs elicitation/H. arabidopsidis infection. Finally, transcriptomic analysis demonstrated that about 60 % of the total OGs-modulated genes modified their expression in GLRs-dependent manner. These GLRs-dependent genes belong to different functional categories including the category "responses to biotic stresses". Taken together, these data provide strong evidences of 1) elicitor-induced Ca2+ signaling in mitochondria and chloroplasts in tobacco and 2) the regulation of elicitor/pathogen mediated plant defense signaling pathways through GLRs in Arabidopsis thaliana

TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein) est une protéine très conservée chez l'ensemble des eucaryotes. C’est une protéine vitale impliquée dans divers processus essentiels, et pour de nombreux organismes son absence conduit à la létalité dès les stades embryonnaires.Chez les animaux comme chez les végétaux, TCTP joue un rôle primordial dans la croissance et le développement des individus. En plus de son implication dans l’apoptose et la réparation de l’ADN, TCTP favorise la prolifération cellulaire, et se trouve donc être un élément important de la tumorigenèse. Chez les végétaux, la forte conservation de TCTP a permis la préservation de la plupart des fonctions décrites chez les animaux, mais les facteurs qui interviennent en amont ne sont pas encore connus.Par la mise en place, la conduite et la finalisation de deux cribles génétiques utilisant la plante modèle Arabidopsis thaliana, ce travail de thèse a cherché à identifier des facteurs situés en amont de TCTP. En parallèle, une seconde étude fut menée afin de mesurer l'impact de l'absence de TCTP sur les voies de l’auxine et des cytokinines au cours du développement embryonnaire, permettant de mieux comprendre l’origine de l’embryolétalité du mutant tctp. / TCTP (Translationally Controlled Tumor Protein) is strongly conserved among eukaryotes. It is a vital protein implicated in various major processes, and its absence leads to early embryolethality in many organisms. In plants as in animals, TCTP is a key factor of growth and development. Implicated in apoptosis and DNA repair, TCTP is also an enhancer of cell proliferation, and is a key element of tumorigenesis. Major functions of TCTP are conserved between plants and animals, but upstream factors are not known yet. Using a genetic screen on the model plant Arabidopsis thaliana, the principal goal of this thesis was to discover regulators of TCTP.In parallel, the impact of TCTP knockout on auxin and cytokinin pathways during embryo development was investigated.

Le phénomène naturel d'érosion des berges peut menacer des infrastructures humaines. Des protections végétales peuvent être installées afin de mimer les dynamiques de végétation et armer la berge grâce aux racines. Cependant, les changements climatiques globaux sont susceptibles d'entraîner et d'aggraver les sécheresses, ce qui va stresser les végétaux présents et compromettre la bonne réussite des ouvrages de génie végétal. La principale question est donc " Quelles sont les caractéristiques biotechniques et les facultés d'acclimatation à la sécheresse de boutures de Salicaceae et Tamaricaceae, espèces utilisées ou potentiellement utilisables en génie végétal ? ". L'étude de différentes populations d'espèces classiquement utilisées que sont les saules démontre une résistance à la sécheresse plus efficace des populations méridionales tandis que les productions de biomasses restent plus élevées chez les populations septentrionales. L'étude des traits biotechniques et du comportement racinaire d'espèces potentielles appartenant aux Tamaricaceae (Tamarix gallica et Myricaria germanica) montre un taux élevé de reprise au bouturage, une forte production de biomasses et une stratégie de prospection racinaire différente des saules, ce qui leur confère une résistance à la sécheresse accrue. Ceci confirme une utilisation possible de ces espèces dans des ouvrages de génie végétal soumis à sécheresse.

L'état viable mais non cultivable (VNC) a été étudiée en détail chez les bactéries. En revanche,l'état VNC chez d'autres micro-organismes, y compris en particulier les eucaryotes, a reçubeaucoup moins d'attention.Pour fournir des preuves concluantes de l'existence d'un état VNC chez la levure, en particulierchez S. cerevisiae, la capacité des différentes souches de S. cerevisiae à devenir viable et noncultivable après un stress sulfite avec différentes concentrations de SO2 a été étudiée parcytométrie de flux (CMF) en utilisant une sonde fluorescente comme un marqueur de viabilité(fluorescéine diacétate (FDA)) et par étalement sur milieu de culture. La capacité des cellules àrécupérer leur cultivabilité après l'élimination du stress en augmentant le pH du milieu a étéétudiée. Pour confirmer l'existence de l'état VNC, le temps de génération de cellules VNC aprèsl'élimination du stress a été comparé aux cellules cultivables et viables dans des conditions deculture identiques. En outre, la comparaison des différentes phases du cycle cellulaire descellules sortent de l'état VNC et les cellules en état VNC a été réalisée par CMF. Par ailleurs,l'implication du gène SSU1 codant pour la pompe SO2 dans l'état VBNC a été étudiée.Après l'application du stress, la comparaison entre la population cultivable déterminée sur milieude culture et la population viable évaluée par FCM met en évidence la présence de cellulesviables mais non cultivables. L'augmentation du pH du milieu permet aux cellules de S.cerevisiae viables mais non cultivables à redeviennent cultivables. Le temps de génération, decellules cultivées dans les mêmes conditions que celles rencontrées au moment de la sortie del'état VNC, est comparé au temps de sortie calculé au cours de la reprise de la cultivabilité. Ladifférence entre ces deux paramètres observés affirme que le temps mis par les cellules poursortir de l'état VNC n'était pas caractéristique d'une multiplication cellulaire.Finalement nous avons étudié l'implication du SSU1 dans l'état VNC. Les résultats montrent quele SSU1 n'est pas impliqué dans le maintien de l'état VNC chez S. cerevisiae

Le cadmium (Cd) est naturellement présent dans les sols qui sont aussi enrichis par l'activité humaine. Le Cd contamine les produits végétaux alimentaires car il est absorbé par les racines des plantes. Elément toxique pour les organismes vivants, les concentrations dans les produits consommés sont soumises aux règlementations pour l'alimentation humaine et animale. Il est donc nécessaire de comprendre le transfert sol-organe consommé du Cd, spécialement pour le tournesol (Helianthus annuus L.), notre plante modèle, pouvant accumuler plus de Cd que d'autre plantes cultivées. Ce travail a testé l'hypothèse que la quantité de Cd absorbée par le système racinaire du tournesol était liée à l'architecture de ce dernier. Nous avons caractérisé au niveau des racines individuelles une variation longitudinale de l'influx d'absorption du Cd2+ en lien avec le milieu de culture, l'ordre et l'âge des racines. Ces variations ont été attribuées à la dynamique de développement des barrières apoplasmiques (dépôts de cellulose lignine et subérine) qui limitent l'internalisation du Cd2+ dans le cytoplasme cellulaire. Par simulation, il a été montré que ces variations pouvaient théoriquement impacter l'absorption totale de Cd2+ en fonction de l'architecture racinaire en hydroponie mais beaucoup moins sur substrat solide (sable). En outre, une comparaison de 14 cultivars de tournesol cultivé en hydroponie a montré que la variabilité des teneurs en Cd dans les parties aériennes était plutôt liée à des différences d'absorption indépendantes de l'architecture racinaire et à des variations de répartition dans la plante. Les variations longitudinales d'absorption du Cd peuvent alors être considérées comme mineures face à des variations inter-cultivars dont l'origine reste à élucider. Dans une optique de modélisation du prélèvement total en conditions de sol, il serait alors possible de ne considérer qu'un influx moyen de Cd pour la totalité du système racinaire indépendamment de son architecture

L'intérêt des substances d'origine naturelle, potentiellement anti-tumorales nous a amené à nous intéresser aux saponines triterpéniques et stéroïdiques de plantes issues de la biodiversité africaine de la famille des Araliaceae et des Dracaenaceae. En effet, des études antérieures menées sur quelques plantes de ces deux familles ont conduit à l'obtention de molécules complexes et originales possédant d'excellentes propriétés cytotoxiques, immuno-modulatrices, anti-inflammatoires. Au vu de ces résultats nous avons entrepris des investigations pharmaco-chimiques sur Cussonia arborea (Araliaceae), Dracaena deisteliana et Dracaena arborea (Dracaenaceae), plantes médicinales couramment utilisées en pharmacopée traditionnelle africaine pour traiter différentes maladies. Les travaux menés ont conduit à l'isolement de 31 composés purs en utilisant les différentes techniques analytiques du laboratoire notamment les diverses techniques de chromatographie liquide successive à pression atmosphérique, moyenne pression et flash chromatographie sur silice en phase normale et en phase inverse. Les structures ont été déterminées par les méthodes de spectrométrie de masse en source FAB et de spectroscopie de RMN 1D et 2D (COSY, TOCSY, NOESY, HMBC et HSQC). Parmi les 07 composés purs obtenus des écorces de Cussonia arborea, 5 sont des nouvelles saponines triterpéniques dont un dérivé de l'acide ursolique, un dérivé de l'hédéragénine et trois dérivés de l'acide oléanolique, tous disubstitués en position 3 et 28 par des chaînes oligosaccharidiques. 13 composés purs sont obtenus à partir des feuilles de Cussonia arborea, dont 7 nouvelles saponines triterpéniques dérivés de l'acide ursolique, de l'acide 23-hydroxyursolique, de l'hédéragénine et de l'acide oléanolique dont 04 d'entre elles sont obtenues sous forme de mélanges inséparables d'isomères acide oléanolique/acide ursolique et hédéragénine/acide 23-hydroxyursolique. A partir des écorces de Dracaena arborea et des tiges de Dracaena deisteliana, nous avons isolé et caractérisé 10 saponines stéroïdiques dont 4 nouvelles et une sapogénine. Les activités de certains de ces produits purs ont été évaluées sur deux lignées de cellules cancéreuses coliques humaines HCT 116 et HT-29.

Dans un contexte de recherche de solutions pour une agriculture à la fois productive et durable, les principes, théories et méthodes de l'écologie semblent offrir des pistes à explorer pour comprendre le fonctionnement biologique des agro-écosystèmes. Notre cas d'étude concernait les informations collectées par un réseau d'observatoires de la flore adventice à l'échelon national ('Biovigilance Flore') sur lequel nous avons recherché les règles sous jacentes à l'assemblage et la dynamique des communautés adventices au sein des parcelles de grandes cultures annuelles. Nous avons en particulier étudié les relations qui peuvent exister au sein des espèces d'une même communauté ainsi que celles affectant les relations des communautés à leur environnement. Pour tenir compte de son importance avérée dans la constitution des assemblages, nous avons conduit notre étude en tenant compte de l'abondance de la population de chaque espèce. Les principaux résultats issus des travaux réalisés au cours de cette thèse sont : Un assemblage non aléatoire des abondances et une structuration conduisent à une homogénéisation des abondances observées à l'échelle des parcelles. Selon la densité totale d'adventices sur une parcelle, on observe des structurations opposées selon qu'une espèce domine, ou non, dans la communauté. Même si la méthodologie employée pour réaliser les relevés nous empêche d'en avoir la preuve, nous suspectons que l'abondance des adventices répond à la compétition qui s'exerce dans certaines conditions directement entre espèces adventices.Le choix du modèle nul servant de base de comparaison dans les situations où il n'y a pas de témoin joue un rôle important dans la conduite des analyses des observations issues d'inventaires. L'échelle semi-quantitative pour rendre compte des variations d'abondance pose problème puisque aucun modèle nul n'a été développé pour ce format particulier. Un modèle adapté à notre situation, mais malgré tout générique, a été développé. Il apporte une amélioration sensible par rapport à l'existant pour étudier le degré de co occurrence (ainsi que la dispersion de traits) dans le cas de données semi-quantitatives. Ceci a des conséquences sur notre capacité à distinguer les facteurs ayant un rôle de filtre sur la flore potentielle qui s'exprime. La modélisation de la dynamique d'une espèce au sein d'une parcelle au fil des successions culturales nécessite de rendre compte de la dynamique du stock de graines dans le sol. Inconnu, ce stock de graines a été considéré comme une variable cachée, modélisable par l'utilisation d'un modèle de Markov caché. Cette approche s'est trouvée être remarquablement adaptée à la biologie des espèces annuelles. Nous avons ainsi pu appréhender l'effet des pratiques culturales sur la dynamique du stock de graines et de la flore levée. Cette étude a des retombées tant sur l'identification des traits d'histoire de vie que sur leur variabilité face à des stratégies de gestion qui seraient déployées pour assurer le contrôle d'une flore spécifique. Nous avons ainsi pu appliquer avec succès quelques principes théoriques et améliorer les méthodes d'analyse afin de tenir compte des spécificités des espèces adventices, de l'amplitude des fluctuations du milieu dans lequel elles évoluent et des spécificités de nos données. Il existe une marge de progrès sur la collecte des données à réaliser sur les réseaux d'observatoires si l'on veut maîtriser la connaissance des leviers les plus à même d'aider au contrôle de la flore adventice

Aphanomyces euteiches est un oomycète parasite racinaire des légumineuses causant des pertes de rendement récurrentes. La paroi d'A.euteiches contient 10% de N-acétylglucosamine (NAG) sous la forme de chitosaccharides non cristallins, associés aux glucanes pariétaux. Afin de pouvoir étudier leur activité biologique, un bioessai d'élicitation du système racinaire de la plante hôte Medicago truncatula a été mis au point en utilisant une préparation de fragments de chitine comme éliciteur témoin. La purification de fractions de parois hydrolysées, enrichies en NAG, a donné des fragments de glycanes composés de glucose et de NAG. Ces hétéropolymères présentent une structure nouvelle jamais décrite à ce jour. Le bioessai d'élicitation racinaire a révélé une activité biologique des fractions de paroi différente de celle des fragments de chitine chez M.truncatula. De façon intéressante, l'une des fractions induit des oscillations calciques nucléaires dans les cellules épidermiques de cultures de racines de M.truncatula, qui sont différentes de la réponse provoquée par des chitotétramères purs.

Le colza est une oléagineuse très exigeante en soufre (S). L'étude des impacts de limitations en S sur la physiologie du colza et sa qualité grainière revêt un intérêt majeur dans un contexte de baisse des dépôts atmosphériques entrainant un appauvrissement des sols en S. Les objectifs étaient donc d'étudier l'incidence d'une limitation en S sur la physiologie de jeunes feuilles, et sur la qualité, le métabolisme soufré et la vigueur germinative des graines. L'analyse physiologique (photosynthèse, flux de S par utilisation de traceur ³⁴S-sulfate), protéomique et biochimique (métabolites S, espèces réactives de l'O₂) a démontré qu'une limitation en S provoque des perturbations du métabolisme carboné et soufré de la feuille et de la graine, pouvant affecter la qualité grainière. Ainsi, une restriction en S au stade rosette se traduit par la chute de l'activité photosynthétique des jeunes feuilles et conduit à un stress oxydatif. Des restrictions en S à différents stades reproducteurs altèrent la qualité protéique et lipidique de la graine aboutissant à une accumulation amoindrie des acides oléique, linoléique, linolénique et des protéines de stockage (SSPs) riches en S. Une accumulation accrue de SSPs pauvres en S permet un maintien de la teneur en protéines de la graine en cas de restriction survenant en fin de cycle. L'accumulation de S dans les protéines de la graine apparaît principalement contrôlée par la synthèse protéique. La vigueur germinative des graines produites est réduite en cas de restriction précoce en S. Ces travaux ont également permis de démontrer que le péricarpe et la graine en développement sont capables d'assimiler le sulfate par la voie réductrice.