La longévité correspond à la capacité des graines à tolérer la dessiccation et d'être capable de germer sans perte de vigueur après conservation. Elle est acquise au cours de la maturation, après le remplissage des graines et l'acquisition de la tolérance à la dessiccation. Le but de cette thèse est d'analyser les caractéristiques physiologiques, biochimiques et moléculaires lors de la maturation des graines de Medicago truncatula, et d'identifier les mécanismes ou molécules qui corrèlent avec l'acquisition de la longévité. Pendant la maturation, la longévité augmente d'un facteur 30 entre 28 et 44 jours après pollinisation. Une analyse de l'acquisition de la longévité des graines sur plusieurs récoltes et des mesures biochimiques (teneur en sucres solubles, activité des systèmes antioxydants) montre une très forte corrélation entre la longévité et la teneur en saccharose(R²=-0.91) et stachyose(R²=0.92). Une étude protéomique a permis de suivre l'abondance de 38 spots qui correspondent à 16 protéines de type'Late Embryogenesis Abundant'(LEA). Seulement quatre polypeptides corrèlent avec la longévité(CapLEA,D113.II, D34.III et EM) et représentent 45% de l'intensité totale des protéines LEA. L'abondance de la plupart des polypeptides LEA augmente pendant la dernière phase de séchage de graines. La caractérisation de mutants abi5, un facteur de transcription, connu pour sa régulation de gènes LEA, montre que, contrairement à Arabidopsis, ABI5 chez M. truncatula joue un rôle clé dans la dormance et l'accumulation d'oligosaccharides. De surcroit, les graines de mutants Tnt1 d'abi5 ont une longévité deux fois moindre, et présentent une diminution des protéines d'EM, EM6 et D34.

Des semis précoces permettent d'allonger les cycles de culture du pois protéagineux et d'éviter les stress hydriques et thermiques tardifs, ce qui contribue à la maîtrise des variations de rendement. Les objectifs de ce travail sont 1) d'étudier le comportement de différents génotypes de pois au cours de la germination en réponse à la température ; 2) de déterminer l'impact des vitesses de dessiccation à température élevée sur les caractéristiques des graines, leur germination et leur conservation ; 3) d'explorer la reprise du métabolisme énergétique et la mobilisation des sucres solubles au cours de la germination et de déterminer l'impact d'une vitesse de dessiccation rapide après la phase de remplissage et des basses températures pendant la germination. Les pois de printemps Baccara et Térèse et le pois d'hiver Champagne présentent une température de base identique et très basse de -1,1°C. Le génotype Champagne a une vitesse de germination plus rapide que les deux autres génotypes, des basses températures jusqu'à l'optimum. Les vitesses de dessiccation élevées ont peu d'impact sur la germination mais affectent fortement l'aptitude à la conservation des graines, mesurée après détérioration contrôlée. Cela est associé à une augmentation de la conductivité traduisant des dégâts cellulaires, en particulier au niveau des membranes. La vitesse élevée de germination de Champagne s'explique en partie par une grande vitesse d'imbibition, permettant une respiration plus forte. Une corrélation entre la consommation en oxygène et la production d'ATP a été trouvée. Champagne présente également une capacité de la voie alternative, une utilisation d'ATP et de sucres solubles plus élevées que les génotypes de printemps, Baccara et Térèse. L'utilisation des sucres solubles des axes embryonnaires, après mobilisation des RFO, est bien corrélée avec la vitesse de germination. De fortes vitesses de dessiccation entrainent une augmentation de la respiration qui serait à relier à la mise en place de mécanismes de réparation. Les basses températures retardent le processus de germination et de reprise du métabolisme par leur action sur les systèmes enzymatiques, mais lorsque l'échelle de temps est exprimée en temps thermique, le retard disparaît. Cependant, la respiration du génotype Champagne est moins affectée par les basses températures. Les résultats obtenus ont permis de proposer un schéma global résumant les étapes clés permettant une vitesse de germination rapide et un modèlesur le rôle de l'adénylate kinase et de la phosphorylation oxydative mitochondriale dans la régulation du métabolisme en lien avec l'anhydrobiose.

Peu d'enzymes de synthèse de composés odorants sont connues chez le genre Rosa. Ce travail de thèse a permis l'identification de quelques-unes de ces protéines grâce à la technologie des puces à ADN, à l'analyse de l'expression des gènes par RT-PCR quantitative en temps réel (qPCR) et à l'analyse des parfums par chromatographie en phase gazeuse (CPG). Une puce confrontant les ADNc d'une rose parfumée à ceux d'une rose non parfumée a permis de corréler l'expression d'un gène, codant pour une Nudix hydrolase, très fortement exprimé dans la rose parfumée, avec la présence des monoterpènes dans le parfum de nombreux cultivars de rosiers. La caractérisation d'un rosier dont l'expression de ce gène est fortement réduite par ARN interférants, a permis de confirmer le rôle de celui-ci dans la synthèse des monoterpènes. La phénylacétaldéhyde synthase (PAAS) est une autre enzyme participant à la synthèse du parfum. Trois allèles de cette protéine ont précédemment été mis en évidence. Les résultats de qPCR et de CPG dans une population hybride ont permis de montrer que l'allèle a1 est le seul à pouvoir induire la synthèse et l'émission de 2-phényléthanol. Les activités respectives des différentes isoformes ont été testées in vitro chez la levure et in planta dans des feuilles de tabac et des cals de rosier : ces expériences montrent que les trois isoformes ont des activités comparables. L'absence de synthèse de 2-phényméthanol chez les plantes présentant les isoformes a2 et a3 réside donc dans la très faible expression de leurs allèles, induisant probablement une faible concentration de l'isoforme dans les cellules

La maîtrise des qualités physiologique (performance germinative) et sanitaire des semences (vection d'agents pathogènes) constitue un verrou scientifique et technologique majeur dans le cadre d'une agriculture raisonnée et mondialisée. La qualité physiologique repose notamment sur la tolérance à la dessiccation, la dormance et l'aptitude à la conservation qui s'acquièrent pendant le développement de la graine. Cependant les mécanismes régulateurs de ces processus restent mal compris. Chez Medicago truncatula, par une approche transcriptomique nous avons montré que la signalisation par l'acide abscissique participe via le facteur de transcription ABI5 à la régulation de la survie à l'état sec et à la dormance. ABI5 joue un rôle prépondérant dans les phases du développement allant de la fin de la maturation et à la levée. La transmission à et par les semences est l'un des principaux moyens de survie et de dissémination des bactéries phytopathogènes telles que Xanthomonas. Les éléments du dialogue moléculaire qui pourrait s'établir entre ces bactéries et la graine sont cependant méconnus. Après avoir établi que la contamination est plus efficace en situation compatible [Xanthomonas alfalfae subsp. alfalfae] qu'en situation incompatible [X. campestris pv. campestris, Xcc], nous démontrons l'existence d'un dialogue moléculaire entre Xcc et la graine en développement. La réponse transcriptionelle de la graine contaminée par Xcc et la réduction de leur poids suggèrent un trade-off entre l'activation des défenses basales et son développement. Cette thèse apporte des éléments permettant de suggérer que les qualités sanitaire et physiologique sont liées.

Contrairement à la plupart des eucaryotes non-photosynthétiques, les végétaux doivent assurer la stabilité d’un génome additionnel contenu dans le plastide, un organite d’origine endosymbiotique. Malgré la taille modeste de ce génome et le faible nombre de gènes qu’il encode, celui-ci est absolument essentiel au processus de photosynthèse. Pourtant, même si ce génome est d’une importance cruciale pour le développement de la plante, les principales menaces à son intégrité, ainsi que les conséquences d’une déstabilisation généralisée de sa séquence d’ADN, demeurent largement inconnues. Dans l’objectif d’élucider les conséquences de l’instabilité génomique chloroplastique, nous avons utilisé le mutant why1why3polIb d’Arabidopsis thaliana, qui présente d’importants niveaux de réarrangements génomiques chloroplastiques, ainsi que la ciprofloxacine, un composé induisant des brisures double-brins dans l’ADN des organites. Ceci nous a permis d’établir qu’une quantité importante de réarrangements génomiques provoque une déstabilisation de la chaîne de transport des électrons photosynthétique et un grave stress oxydatif associé au processus de photosynthèse. Étonnamment, chez why1why3polIb, ces hautes concentrations d’espèces oxygénées réactives ne mènent ni à la perte de fonction des chloroplastes affectés, ni à la mort cellulaire des tissus. Bien au contraire, ce déséquilibre rédox semble être à l’origine d’une reprogrammation génique nucléaire permettant de faire face à ce stress photosynthétique et conférant une tolérance aux stress oxydatifs subséquents. Grâce à une nouvelle méthode d’analyse des données de séquençage de nouvelle génération, nous montrons également qu’un type particulier d’instabilité génomique, demeuré peu caractérisé jusqu’à maintenant, constitue une des principales menaces au maintien de l’intégrité génomique des organites, et ce, tant chez Arabidopsis que chez l’humain. Ce type d’instabilité génomique est dénommé réarrangement de type U-turn et est vraisemblablement associé au processus de réplication. Par une approche génétique, nous démontrons que les protéines chloroplastiques WHY1, WHY3 et RECA1 empêchent la formation de ce type d’instabilité génomique, probablement en favorisant la stabilisation et le redémarrage des fourches de réplication bloquées. Une forte accumulation de réarrangements de type U-turn semble d’ailleurs être à l’origine d’un sévère trouble développemental chez le mutant why1why3reca1. Ceci soulève de nombreuses questions quant à l’implication de ce type d’instabilité génomique dans de nombreux troubles et pathologies possédant une composante mitochondriale. / In contrast to most non-photosynthetic eukaryotes, plants must ensure the stability of an additional genome contained within the plastid organelle. Despite the small size of the plastid genome and its low gene content, this genome is nevertheless absolutely essential for photosynthesis and plant energy metabolism. In spite of this, the main threats this genome encounters and their underlying consequences remain poorly understood. To evaluate the consequences of generalized plastid genome instability, we use the why1why3polIb Arabidopsis thaliana mutant line, which exhibits elevated levels of plastid genome rearrangements, and ciprofloxacin, a compound that induces double strand-breaks within organelle DNA. We demonstrated that high levels of plastid genome rearrangements lead to a decrease in photosynthetic electron transport chain efficiency and to a severe photosynthesis-associated oxidative stress. Surprisingly, these high levels of reactive oxygen species are neither associated to a loss of chloroplast function, nor to cell death. Instead, this redox imbalance seems to initiate a nuclear genetic expression remodelling that allows adaptation to this photosynthetic stress and confers tolerance to subsequent oxidative stresses. Using a novel approach for the analysis of next-generation sequencing data, we have also shown that a poorly characterized type of genomic instability constitutes one of the main threats to organelle genomic integrity, both in Arabidopsis and human. We demonstrate that this particular type of genomic instability, named U-turn-like DNA rearrangement, is most probably associated to errors during the replication process. Also, a genetic approach revealed that the chloroplast-localized proteins WHY1, WHY3 and RECA1 all act to repress this type of genomic instability, probably by stabilizing and stimulating the accurate restart of collapsed replication forks. A strong accumulation of U-turn-like rearrangements is notably associated to severe developmental defects in the why1why3reca1 mutant line. This raises the question of whether this type of genomic instability could be involved in the appearance of several mitochondria-associated pathologies.

Le groupe " scoparius " est composé de Cytisus scoparius (Genisteae, Fabaceae) et des taxons qui lui sont apparentés dans le genre Cytisus. Des études taxinomiques et morphométriques ont permis de délimiter 10 espèces réparties en trois sections Alburnoides, Spartopsis et Verzinum. Une phylogénie moléculaire basée sur des marqueurs chloroplastiques trnD-T, trnS-G et nucléaires ITS, LEGCYCIAa, LEGCYCIAb et LEGCYCIAc a montré que les sections Alburnoides et Verzinum, toutes deux monophylétiques (à condition d'inclure C. striatus dans la section Alburnoides), sont des groupes frères alors que la section Spartopsis, paraphylétique ou monophylétique selon la position de C. commutatus (sect. Corothamnus) est plus éloignée. Quatre hybrides cultivés sont issus de croisements entre espèces du groupe " scoparius ". La comparaison de données ITS issues de clonage a confirmé les deux parents proposés par la littérature pour trois de ces hybrides et un des parents du dernier hybride. Le marqueur chloroplastique trnD-T s'est révélé efficace pour déterminer le sens du croisement à l'origine de trois des hybrides du groupe. L'addition des quatre hybrides dans les analyses phylogénétiques a montré que les hybrides entre taxons proches forment un clade avec leur parent maternel et ne modifient pas les relations entre taxons non hybrides. En revanche, l'ajout d'hybrides entre taxons éloignés peut provoquer des effondrements de clades ainsi que des changements de topologie. Le groupe " scoparius " comprend également plus de 150 cultivars dont 40 ont été caractérisés. L'analyse de données ISSR, trnD-T et SSR a permis de confirmer et de compléter les données généalogiques de 28 de ces cultivars et ainsi de reconstituer un pedigree à 7 générations.

La cuticule, une matrice lipidique extracellulaire constituée de cires et d'un squelette de cutine, est la barrière de défense la plus externe des plantes face à leur environnement. Elle intervient dans de nombreuses propriétés agronomiques comme la conservation post récolte, les propriétés mécaniques ou bien l'aspect du fruit, dont la brillance. Afin d'isoler des mutants de cuticule, le criblage d'une collection de mutants EMS de tomate a été entrepris, en se basant sur la brillance des fruits, conduisant à la sélection de 24 mutants. Chez ceux-ci, des analyses biochimiques ont montré de fortes variations de charge et de composition de la cuticule, notamment chez les mutants de cutine. La caractérisation de 4 mutants remarquables a été entreprise afin d'identifier les mutations responsables des phénotypes de brillance. Le mutant le plus affecté, présentant une charge en cutine réduite de 85% par rapport au type sauvage, a révélé une mutation du gène SlGDSL2 codant pour une acylhydrolase à motif GDSL, responsable de la polymérisation de la cutine. Afin d'étudier la formation et la régulation de la cutine, la suite du travail a consisté à obtenir et à caractériser des simples et des doubles mutants affectés dans la synthèse des monomères de cutine, le transport apoplastique et la polymérisation de la cutine.

Dans ce travail nous avons réalisé une évaluation de la composition et des activités biologiques des HEs extraites de L. stoechas récoltées sur 11 sites dans le nord de l'Algérie. Les HEs ont été analysées par GC/FID et GC/MS, où un total de 121 composés ont été identifiés, représentant de 69.88 à 91.2% du contenu total de l'huile. Les principaux constituants étaient le fenchone (11.27-37.48%), le camphre (1.94-21.8%), le 1,8-cinéol (0.16-8.71%) et le viridiflorol (2.89-7.38%). Les activités biologiques in vitro ont démontré que les activités de piégeage du radical DPPH et l'oxydation des lipides du couple β- carotène/acide linoléique différaient d'un facteur 8 et étaient liées à différents ensembles de molécules. Nos 11 HEs ont présenté de bonnes activités antimicrobiennes envers la plupart des 16 souches pathogènes testées à des valeurs de concentration minimale inhibitrice (CMI) allant de 0.16 à 3.5 mg/ml. A l'aide d'amorces dégénérées nous avons isolé trois ADNc en pleine longueur, LpFENS, LpPINS et LpGEAS, de feuilles de L. pedunculata. Six ADNc homologues en pleine longueur, LSFENS, LsPINS, LsGEAS, LvFENS, LvPINS et LvGEAS, ont été également isolés des feuilles de L. stoechas et L. viridis en utilisant des amorces spécifiques aux trois premiers ADNc clonés. L'expression hétérologue dans E. coli et l'analyse de l'activité catalytique par GC/MS des enzymes natives recombinantes purifiées de ces TPSs ont permis leur caractérisation fonctionnelle en tant que, α-fenchol synthases (LpFENS, LsFENS et LvFENS), α-pinène synthases (LpPINS, LsPINS et LvPINS) et germacrène A synthase (LpGEAS, LsGEAS et LvGEAS)

La tolérance à la dessiccation (TD) est définie comme l'aptitude à survivre à l'état sec et à reprendre un métabolisme normal après le retour à des conditions hydriques favorables. Contrairement aux graines orthodoxes, qui acquièrent la TD au cours de leur maturation, les graines récalcitrantes ne survivent pas à la dessiccation. L'analyse comparative du développement de ces deux types de graines constitue donc un modèle intéressant pour mettre en évidence des mécanismes spécifiquement impliqués dans la TD. Par des approches protéomique et transcriptomique, ce travail a permis de caractériser le développement de graines récalcitrantes de Castanospermum australe et de le comparer à celui de graines orthodoxes de Medicago truncatula, espèce de la même sous-famille des Fabacées. Nos résultats montrent que certaines protéines de type LEA (Late Embryogenesis Abundant) sont absentes ou faiblement accumulées dans les graines matures de C. australe comparé à celles de M. truncatula. Le profil des LEA ressemble à celui du mutant Mtabi3, déficient pour le régulateur majeur de la maturation des graines orthodoxes ABI3 (ABscissic acid Insensitive 3). L'analyse transcriptomique révèle une forte répression de CaABI3 et de ses gènes cibles en fin de développement chez les graines de C. australe, alors qu'ils restent fortement exprimés tout au long de la maturation des graines de M. truncatula. Deux gènes codant pour ABI3 ont été clonés chez C. australe : CaABI3 et CaABI3-like. Par sur-expression ectopique dans des racines de M. truncatula, seul CaABI3-like est en mesure d'activer les mêmes cibles que MtABI3. De plus, CaABI3 ne complémente pas le mutant abi3-5 d'Arabidopsis thaliana. Cette analyse renforce l'importance d'ABI3 pour expliquer la sensibilité à la TD des graines récalcitrantes. Elle révèle par ailleurs que la graine mature de C. australe présente certaines caractéristiques d'une graine prête à germer tout en exprimant de nombreux gènes de réponse au stress.

Le chloroplaste est un organite spécifique de la cellule végétale. Il est délimité par une double membrane ou enveloppe qui renferme de nombreux systèmes de transports d'ions et de métabolites essentiels au fonctionnement du chloroplaste et de la cellule végétale. A ce jour, seuls quelques transporteurs de métaux associés à l'enveloppe des plastes ont été identifiés : un transporteur de fer, un transporteur de magnésium ainsi que deux ATPases à cuivre de type P1B : HMA1 et PAA1. PAA1 représenterait la voie principale d'import du cuivre dans le chloroplaste, notamment pour alimenter la photosynthèse. HMA1 constituerait une voie additionnelle d'import du cuivre, voie essentielle pour répondre à un stress oxydatif qui apparaît en particulier lorsque la plante est cultivée en lumière forte. Afin de mieux comprendre les rôles respectifs de ces deux ATPases dans la régulation de l'homéostasie du cuivre chloroplastique, deux approches complémentaires ont été développées : - une approche in planta visant à produire de nouvelles lignées affectées dans l'expression de l'une (mutant paa1 surexprimant HMA1) ou de ces deux ATPases (double mutant hma1/paa1), puis à identifier des conditions (stress lumineux, stress salin, excès de métaux) révélant le rôle essentiel de ces ATPases ou induisant une réponse transcriptionnelle différente des gènes codant ces ATPases ou d'autres acteurs liés à l'homéostasie du cuivre... Les résultats obtenus montrent que la fonction de HMA1, connue pour être essentielle lors d'un stress lumineux, est aussi requise lorsque la plante subit un stress salin. Ces résultats confortent le rôle de HMA1 dans la délivrance du cuivre à la superoxyde dismutase (cuivre/zinc) du chloroplaste. D'autre part, nous avons montré qu'en condition de culture photoautotrophe, le cuivre permet de supprimer partiellement la photosensibilité du mutant hma1, validant ainsi l'implication de HMA1 dans l'homéostasie du cuivre. Nous avons aussi démontré que les fonctions de HMA1 et PAA1 ne sont pas redondantes. Le cuivre importé par ces deux ATPases est probablement délivré à des protéines cibles par des voies différentes. Enfin, nous avons montré qu'il existe une troisième voie d'import de cuivre dans le chloroplaste, voie encore non caractérisée. - une approche in vitro visant à produire ces deux ATPases HMA1 et PAA1 dans le système hétérologue Lactococcus lactis afin de déterminer leurs spécificités ioniques et leurs caractéristiques biochimiques. Le système d'expression procaryote L. lactis a été mis en place au laboratoire et s'avère parfaitement adapté à la production de protéines membranaires de plantes. Ce système a permis de produire plusieurs protéines membranaires d'Arabidopsis, dont HMA1 et PAA1, en quantités compatibles avec des analyses biochimiques. Nous avons déterminé les conditions de solubilisation et de purification de ces deux protéines. Nous n'avons pas pu mesurer d'activité ATPase associée à ces protéines. En revanche, nos données indiquent que ces deux protéines recombinantes peuvent lier l'un de leur substrat ; l'ATP. Nous avons aussi pu démontrer que PAA1 peut lier du cuivre sous forme 1+ et sous forme 2+. Au bilan, ces données suggèrent que le contrôle de l'homéostasie du cuivre chloroplastique requiert plusieurs systèmes de transport indépendants et une régulation fine de ces voies d'import de cuivre afin d'alimenter les besoins liés à la photosynthèse et les besoins liés aux mécanismes de résistance aux stress oxydatifs.