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. / The cuticle, an extracellular lipid matrix consisting of waxes and of a cutin skeleton is the outermost plants protection barrier against their environment. The cuticle is involved in many agronomic traits such as post-harvest storage, biomechanical or fruit appearance properties like surface brightness. In order to isolate cuticle mutants, the screening of an EMS tomato mutants collection has been undertaken, based on fruit brightness, leading to the selection of 24 mutants. Biochemical analyzes have shown wide variations in cuticle loads and compositions, especially in cutin mutants. The characterization of 4 remarkable mutants was undertaken to identify the mutations responsible for brightness phenotypes. The most affected mutant shows a cutin load reduced by 85% compared to the wild type, and is due to a mutation in the SlGDSL2 gene, encoding a GDSL-motive acylhydrolase enzyme, responsible for the cutin polymerization. In order to further study the cutin formation and regulation, the next work was to obtain and characterize single and double mutants affected in cutin monomer synthesis, apoplastic transport and cutin polymerization.

L’agriculture moderne utilise depuis plus de cinquante ans de nombreux produits phytosanitaires de traitement dans le but d’assurer les meilleurs rendements et de limiter les pathogènes néfastes pour la santé humaine ou animale. Jusqu’à peu, la quantité de résidus phytosanitaires présents dans les denrées alimentaires (fruits, légumes, céréales, plantes fourragères, produits transformés…) était certes contrôlée mais en règle générale, ne soulevait que très peu d’interrogation en terme de conséquences à plus ou moins long terme. A l’heure actuelle, des exigences de plus en plus drastiques apparaissent et se généralisent. Les produits issus des industries agricole et agroalimentaire doivent répondre à des normes de plus en plus strictes en terme de résidus pour rester compétitives. En particulier, dans le cas des pommes, dont le nombre de traitements par saison est l’un des plus élevé en France, les exigences tendent vers le zéro résidu détectable. La stratégie de cette étude repose, dans un premier temps, sur la compréhension des phénomènes de transfert à la surface du fruit. Une caractérisation physico-chimique de l’épiderme de différentes variétés de pommes a conduit à l’identification des structures impliquées dans l’interaction molécule bioactivematrice biopolymérique. Le fludioxonil a été choisi comme molécule modèle en raison de sa fréquence d’utilisation comme fongicide de conservation et de sa composition atomique (présence de fluors). Les épidermes de pommes Fuji ont servi de matrice modèle. Dans un second temps, un procédé de traitement par voie chimique des pommes a été mis au point et développé pour extraire les résidus de 12 molécules de phytosanitaires parmi les plus couramment utilisées dans les vergers de pommiers du Midi-Pyrénées. Trois variétés de pommes populaires en France ont été sélectionnées pour leurs différentes périodes de récolte correspondant à des risques de contamination variables. Les résultats ont conduit à la proposition d’un schéma de désorption des molécules bioactives dans la matrice biopolymérique, basé sur les théories de la solubilité de Hildebrandt et de Hansen. En complément, le développement d’une méthode analytique de quantification par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse trappe d’ions (GC/MS2) des molécules phytosanitaires dans la matrice épidermique des pommes a mis en évidence que : 1- l’augmentation de la concentration des analytes d’intérêt au-dessus des limites de détection de la technique analytique appliquée favorisait la quantification des très faibles traces, voire des ultratraces ; 2- les analytes d’intérêt subissaient en parallèle des effets matrice négatifs. Une forte interaction entre certains analytes de la matrice et les phytosanitaires a été démontrée et une méthode de purification basée sur un couplage chromatographie sur couche mince haute performance avec la GC/MS2 (CCMHP/GC/MS2) a été proposée afin de minimiser les effets matrice négatifs dans / For more than fifty years, the modern agriculture uses lots of products for crop protection in order to ensure optimum yields and to limit pathogens harmful for human or animal health. Until recently, the levels of pesticides in foodstuffs (fruits, vegetables, cereals, forage crops, processed food…) were controlled but usually not problematic regarding the effects over time. Nowadays, more and more drastic requirements are appearing and becoming widespread. The products from farming and food industries must satisfy stricter and stricter standards in terms of residues for maintaining competitiveness. Particularly, for apples, whose treatments per season are among the highest in France, requirements tend to the zero detectable residue. The strategy of this work deals with, on one hand, the understanding of the transfert stages involved at the outer surface of the fruit. A physicochemical characterizations of epiderms of different apples led to the identification of the structures involved in the relationship between bioactive molecule and biopolymeric matrix. Fludioxonil was chosen for modelization for its frequency of use and for its atomic composition (fluorine). The epiderms of Fuji apples were selected as the matrix-model. On the other hand, a chemically treatment process of apples was studied and developed to release the residues of 12 pesticides among the most currently used in apple orchards of Midi-Pyrenees. Three varieties of apples among the most popular in France were selected for their different periods of harvest corresponding to variable pests risks. The results led to a possible scheme of desorption of bioactive molecules in the biopolymeric matrix, based on the theory of solubility developed by Hildebrandt and Hansen. In addition, the development of an analytical mehtod of quantitation of pesticides in the epidermal matrix of apples by gas chromatography coupled with mass spectrometry ion trap (GC/MS2) highlighted that : 1- the increase of the concentrations of the analytes of interest over the limits of detection of the applied analytical method promoted the quantitation of very low traces, even ultratraces ; 2- the analytes of interest concurrently underwent negative matrix effects. A strong interaction between some matrix analytes with pesticides was demonstrated and a mehtod of cleanup based on the hyphenation of high performance thin layer chromatography with GC/MS2 (HPTLC/GC/MS2) was suggested to minimize the negative matrix effects in that kind of concentrated matrix extracts.

La gestion de la résistance aux insecticides et plus particulièrement aux pyréthrinoïdes chez les vecteurs du paludisme est un enjeu majeur pour conserver les acquis de la lutte antivectorielle contre le paludisme. Parmi les mécanismes de résistance, de nombreux travaux ont porté sur les mutations de la cible insecticides (kdr) ou encore les enzymes qui métabolisent les molécules insecticides. La résistance cuticulaire chez Anopheles gambiae a jusqu'à ce jour au mieux été suspectée mais pas démontrée. Dans ce cadre, le but de ce travail était donc de déterminer i) s’il y a une implication de la cuticule dans le phénotype résistant d’Anopheles gambiae aux pyréthrinoïdes ; ii) de déterminer les principaux acteurs de cette résistance. Nous avons construit une souche d’Anopheles gambiae présentant un phénotype résistant (MRS) mais ne portant pas la mutation kdr. Notre approche a été d’étudier l’expression des gènes, mais aussi celle des protéines de la cuticule et celles intervenant dans la détoxication. L’ultrastructure de la cuticule, sa composition en chaines hydrocarbonées ainsi que sa perméabilité à la deltaméthrine ont aussi été testés. Nous avons montré que la cuticule est impliquée dans le phénotype résistant plus particulièrement en réduisant significativement la pénétration de la deltaméthrine dans le corps de l’insecte. La structure même de la cuticule est profondément modifiée chez MRS. Nos résultats indiquent l’implication des membres de la famille CPAP3 dans la résistance cuticulaire et probablement des chaines hydrocarbonées. Des enzymes métaboliques sont également impliqués. Au cours de ce travail, nous avons démontré l’existence de la résistance cuticulaire chez An.gambiae, ce mécanisme agit de concert avec les mécanismes de détoxication. La caractérisation des différents acteurs nous permettra surement de trouver de nouvelles cibles pour la lutte anti-vectorielle.Mots clés : Résistance, cuticule, An.gambiae, deltaméthrine, ultrastructure, perméabilité, protéines / The management of Anopheles insecticide resistance, especially to pyrethroids, is a key challenge to preserve success of vector control against malaria. Among resistance mechanisms target site mutation (kdr) and metabolic resistance are well known. Cuticular resistance in malaria vectors has been overlooked, just suggested but not established so far. The aim of this PhD work was to demonstrate i) the involvement of cuticle in pyrethroid resistance in An. gambiae; ii) to determine which components act on this mechanism. To achieve this, we built An.gambiae strain resistant to pyrethroids and free of kdr mutation (MRS). We studied both cuticular and metabolic genes and proteins expressions by transcriptomic and proteomic approaches. Cuticle ultrastructure and biochemical composition were also investigated. At least, cuticle permeability to deltamethrin was also assessed. Our results showed that cuticle is involved in resistant phenotype in An.gambiae. MRS cuticle reduces insecticide uptake in the mosquito’s body linked to an increasing cuticle thickness in MRS. Expression and chemical studies revealed that CPAP3 family and epicuticular hydrocarbons takes part in this process. This work also suggested that metabolic enzymes act together with cuticular mechanism to resistant phenotype. How the different components interacts could improve our knowledge of resistance and bring new target for vector control.Keywords: Resistance, cuticle, An.gambiae, deltamethrin, ultrastructure, permeability, proteins

L'ozone troposphérique est un gaz à effet de serre et un puissant oxydant qui impacte la santé et la production végétale. Afin d'analyser son impact sur le fonctionnement de la végétation il est nécessaire d'effectuer une partition entre le dépôt stomatique, qui pénètre à l'intérieur des feuilles, et le dépôt non stomatique, qui résulte de la destruction chimique de l'ozone sur les cuticules foliaires, le sol ou dans l'air à l'intérieur du couvert. L'objectif central de ce travail de thèse est d'améliorer la compréhension et la modélisation des processus impliqués dans le dépôt non stomatique d'ozone et plus particulièrement dans le dépôt sur les films d'eau à la surface des feuilles. Le modèle de transfert de masse et d'énergie sol-végétation-atmosphère MuSICA, capable d'estimer les quantités d'eau sur le feuillage à différents niveaux dans le couvert, a permis de modéliser la solubilisation puis la diffusion et réaction de l'ozone dans l'eau sur les feuilles. Cette voie de dépôt a permis d'expliquer les flux d'ozone observés sur blé en conditions humides en ajustant les valeurs du taux de réaction chimique de l'ozone dans le film d'eau de 103 s 1 en début de saison à 105 s 1 pendant la sénescence. Ce taux semble varier entre les espèces végétales (blé, hêtre et pin maritime) mais la tendance avec la sénescence persiste. Ces résultats ont été confortés par un dispositif expérimental original en laboratoire, sur blé, hêtre, pin blanc et chêne pédonculé. Des échanges de composés chimiques entre la feuille et le film d'eau réactifs avec l'ozone pourraient expliquer les ordres de grandeur obtenus et l'augmentation du taux de réaction en période de senescence. / Tropospheric ozone is a greenhouse gas but also a powerful oxidant that impacts vegetation health and productivity. In order to analyse the impact of ozone on vegetation functioning it is necessary to separate stomatal ozone deposition that penetrates inside the leaf interiors from non-stomatal deposition that result from ozone chemical destruction on leaf cuticles, in the soil or in the air inside the canopy. The central objective of this PhD work is to improve our understanding and modelling of the processes involved in non-stomatal ozone deposition and more specifically in ozone deposition on water films on leaf surfaces. For that purpose I used the soil-vegetation-atmosphere transfer model of mass and energy MuSICA. The choice of this model was motivated by its ability to estimate the quantities of water on foliage at different levels inside the canopy. This allowed me to model ozone dissolution, diffusion and reaction in the water film on wet leaves. This new deposition pathway could explain observed ozone fluxes over wheat in wet conditions by adjusting the chemical reaction rate of ozone in the water film from 103 s 1 at the beginning of the growing season, up to 105 s 1 during senescence. This reaction rate seemed to vary between species (wheat, beech, maritime pine) but the trend with the senescence remained. These results were then confirmed by lab experiments using an original setup, on wheat and beech, but also white pine and pedunculate oak. Exchanges of chemical compounds between the leaf and the water film that would react with ozone could explain the order of magnitude of the reaction rate and its increase during senescence.

La cutine est un polymère d'acides gras oxydés et de glycérol propre aux plantes. Elle forme la matrice structurale de la cuticule qui recouvre l'épiderme des parties aériennes et joue un rôle vital pour les plantes en empêchant la dessiccation. La biosynthèse du polymère de cutine a été étudiée chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Des mutants perte-de-fonction pour la monooxygénase de type cytochrome P450 CYP77A4 ont été isolés. L'analyse de lignées transgéniques exprimant le gène rapporteur GUS sous le contrôle du promoteur de CYP77A4 a montré que le gène était exprimé essentiellement dans les organes floraux et les graines. L'analyse de la cutine dans divers organes a permis de démontrer que le gène était essentiel pour la synthèse d'un acide gras trihydroxylé en C18 présent dans les polyesters des embryons. Une méthode permettant la séparation de l'embryon et des téguments des graines en quantité suffisante pour analyser la cutine a été mise au point. Le profil de monomères des embryons mutants a montré que CYP77A4 est une époxygénase de la voie de biosynthèse des monomères de cutine en C18. L'étude de la physiologie des mutants a par ailleurs permis de démontrer que les acides gras trihydroxylés de la cuticule de l'embryon jouent un rôle important dans la germination de la graine en conditions de stress salin. Dans une deuxième étude, des mutants perte-de-fonction et des suexpresseurs pour le gène d'Arabidopsis BODYGUARD (BDG) codant une protéine de la superfamille des hydrolases à repliement α/β ont été caractérisés. L'analyse des polyesters dans ces lignées a permis de montrer que cette protéine jouait en fait un rôle dans la biosynthèse de la cutine. / Cutin is a polymer of oxidized fatty acids and glycerol specific to plants. It forms the structural matrix of the waxy cuticle covering the epidermis of the aerial parts and plays a vital role in plants by preventing desiccation. Biosynthesis of cutin polymer was studied in the model plant Arabidopsis thaliana. Mutant loss-of-function monooxygenase type cytochrome P450 CYP77A4 were isolated. The analysis of transgenic lines expressing the GUS reporter gene under the control of the promoter of CYP77A4 showed that the gene was expressed mainly in floral organs and seeds. The analysis of various organs in the cutin demonstrated that the gene was essential for the synthesis of a C18 trihydroxy polyesters present in seed polyesters (9,10,18-trihydroxyoctadecenoic acid). A method for the separation of the embryo and seed coat allowing to analyze embryo polyesters was developed. The trihydroxy C18 fatty acid was found to be the major cutin embryo monomer. Profile of cutin monomers in mutant embryos showed that CYP77A4 is an epoxygenase in the biosynthetic pathway of C18 cutin monomers. The study of the physiology of the mutants also showed that the trihydroxy- fatty acids of the embryo cuticle play an important role in the germination of the seed under conditions of salt stress. In a second study, mutant loss-of-function and overexpressors for the Arabidopsis gene BODYGUARD encoding a protein of the α / β hydrolase fold superfamily have been characterized. Analysis of polyesters in these lines showed that this protein, whose role in the formation of the cuticle was not understood, plays in fact a role in cutin biosynthesis.

Chez les plantes vasculaires, le métabolisme des phénylpropanoïdes conduit à la synthèse de précurseurs de biopolymères structuraux tels que la lignine, ainsi que de nombreux composés antioxydants et anti-UV. Ce métabolisme phénolique est apparu lors de la colonisation des terres par les plantes et a été critique pour leur adaptation à ce nouvel environnement. Physcomitrella patens, une bryophyte phylogénétiquement proche des premières plantes terrestres, est un bon modèle pour l'étude de certains caractères ancestraux. P. patens est dépourvue de lignine. En combinant des approches phylogénomique, génétique et biochimique, ce travail démontre le rôle essentiel de deux BAHD hydroxycinnamoyl tranférases dans le métabolisme phénolique de la mousse et la formation de précurseurs de la cuticule, une couche hydrophobe qui recouvre les parties aériennes de la plante et lui confère une imperméabilité. Il suggère également que deux hydroxycinnamoyl transférases sont requises pour la formation des composés phénoliques solubles accumulés par la mousse. Une exploration préliminaire du métabolisme des flavonoïdes chez ce modèle révèle d’autre part le caractère incomplet et primitif de cette voie métabolique. / In vascular plants, the phenylpropanoid metabolism leads to the synthesis of precursors of structural biopolymers such as lignin and of essential antioxidants and UV screens. The phenolic pathway leading to these compounds appeared upon plant land colonization and is thought critical for their adaptation to this new environment. Physcomitrella patens is a bryophyte, an early-diverging land plant and thus a good model to reveal ancestral traits. P. patens is devoid of lignin. Combining phylogenomic, genetic and biochemical approaches, this work demonstrates the essential role of two BAHD hydroxycinnamoyl transferases in the moss phenolic metabolism and in the formation of precursors of the cuticle, a hydrophobic layer, covering and conferring impermeability to the aerial parts of the plant. It also suggests that two nonredundant hydroxycinnamoyl transferases are required for the formation of the soluble phenolic compounds accumulated in moss. A preliminary exploration of the flavonoid metabolism in this model in addition reveals primitive features of this metabolic route.

Le développement de la graine est une étape cruciale du cycle de vie des Angiospermes. La graine est composée de trois compartiments : (1) Le tégument, assurant un rôle protecteur, (2) l’albumen, qui a un rôle principalement nourricier pour (3) l’embryon, qui donnera la future plante. Ainsi, ces trois tissus se développent de concert pour former une graine viable. Une telle coordination présuppose que les différents compartiments communiquent entre eux. Dans ce contexte, j’ai étudié les gènes impliqués dans la formation de la cuticule embryonnaire, une structure hydrophobe recouvrant la plante et essentielle pour limiter les pertes d’eau, assurant ainsi sa survie. Au début de ma thèse, différents gènes étaient déjà connus, certains spécifiques de l’embryon, et d’autres spécifiques de l’albumen, renforçant l’idée de l’existence d’une communication moléculaire entre les deux tissus. Côté albumen, le facteur de transcription ZOU contrôle l’expression d’ALE1, une protéase. Côté embryon, deux récepteurs, GSO1 et GSO2, sont impliqués. L’étude de l’interaction génétique de ces différents gènes a permis de prouver leur appartenance à la même voie de signalisation. L’identité de ces gènes nous a amené à supposer l’existence d’un ou plusieurs peptides agissant comme messagers entre l’embryon et l’albumen. Ainsi, mes travaux de thèse ont permis de caractériser de nouveaux gènes impliqués dans ce processus, ainsi que certaines propriétés de la cuticule. Le principal est CERBERUS, dont l’expression est contrôlée par ZOU, un peptide sécrété par l’albumen qui est nécessaire pour la mise en place d’une cuticule fonctionnelle et la mise en place d’une structure non encore décrite à ce jour, la gaine embryonnaire. Un nouveau rôle pour GSO1 et GSO2 a aussi été démontré. Des résultats préliminaires suggèrent que TPST, une enzyme impliquées dans la sulfation des peptides, est impliquée dans la voie de signalisation étudiée. Enfin, mes travaux ont identifiés un autre gène, FRIABLE1, qui est aussi essentiel à la mise en place de la cuticule et joue dans la même voie de signalisation. Les découvertes associées à mes travaux de thèse ont permis de compléter et d’approfondir les connaissances sur les gènes impliqués dans la formation de la surface de l’embryon chez Arabidopsis. / Seed development is a crucial step in Angiosperms life cycle. The seed is composed of three distinct compartments: (1) The testa, ensuring a protective function, (2) the endosperm, which plays a key nutritive role supporting (3) the embryo, the fate of which is to become the future plant. These three tissues develop concomitantly to form a viable seed. Such developmental coordination necessitates the involvement of communication between the compartments. In this context, I have studied genes involved in the establishment of the embryonic cuticle, a hydrophobic structure that surrounds the embryo, plays an essential post-germination function in regulating water loss and is thus critical for plant survival. At the beginning of my PhD, several proteins were known to be involved in the process of cuticle establishment, some of which were expressed in the endosperm and others in the embryo, hinting at the existence of molecular communication between the two tissues. On the endosperm side, the transcription factor ZOU controls the expression of ALE1, a subtilisin-like serine protease. On the embryo side, two receptors, GSO1 and GSO2, are involved. Genetic interaction between the genes encoding these proteins had confirmed their involvement the same signalling pathway. The molecular identities of these proteins led us to propose the existence of one or more unidentified peptides acting as messengers between the embryo and the endosperm. My research has allowed the characterization of novel proteins involved in the process of embryonic surface formation. The principal subject of my research has been CERBERUS, a peptide produced in the endosperm, the expression of which is controlled by ZOU, and which is necessary both for the formation of an intact embryonic cuticle and the production of a previously uncharacterised structure, the embryo sheath. I have demonstrated novel roles for GSO1 and GSO2 in embryo sheath deposition. Furthermore, I have generated preliminary data suggesting that a protein involved in peptide sulfation, TPST, is involved in the GSO1 GSO2 signalling pathway. Finally, I have shown that another protein involved in posttranslational protein modification, FRIABLE1 is involved in this same pathway. My results have advanced knowledge of the molecular mechanisms controlling embryonic surface formation in Arabidopsis.

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.

La cuticule est une couche hydrophobe déposée à la surface des organes aériens des plantes terrestres. Elle joue de nombreux rôles allant de la résistance face à divers stress biotiques et abiotiques à son implication dans divers processus de développement. Bien que la compréhension de la biosynthèse des composés cuticulaires a considérablement augmenté ces dernières années, les mécanismes de transport de ces lipides cuticulaires à travers la paroi et d'assemblage au sein de la cuticule, sont encore peu caractérisés. Les nsLTPs (non-specific Lipid Transfer Protein), sont codées par une famille multigénique impliquée dans de nombreuses fonctions biologiques. Parmi les rôles proposés pour les nsLTPs, il est supposé depuis longtemps qu'elles pourraient transporter les précurseurs cuticulaires à travers la paroi et ainsi contribuer à la formation de la cuticule. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes servis du modèle des hypocotyles étiolés d'A. thaliana afin de caractériser le fonction biologique d'AtLTP2. En effet, AtLTP2 est une protéine de transfert de lipides présente de façon abondante et est la seule représentante des nsLTPs dans le protéome pariétal des hypocotyles étiolés. Nous avons tout d'abord confirmé que l'expression d'AtLTP2 est forte dans les très jeunes stades de développement de la plantule étiolée et est restreinte aux cellules de l'épiderme des organes aériens, sur lesquelles se dépose la cuticule. Conformément aux résultats de protéomique obtenus au préalable, AtLTP2 fusionnée à un marqueur fluorescent est localisée au niveau de la paroi mais également et de façon surprenante au niveau des plastes. Cette remarquable double localisation d'une nsLTP dans la paroi et dans les plastes n'a à ce jour, jamais été décrite. De plus, le mode de transport d'AtLTP2 vers les plastes est particulièrement original puisque la protéine emprunte d'abord la voie de sécrétion avant d'être finalement adressée aux plastes. En analysant l'adressage de différentes versions d'AtLTP2 tronquée, nous avons pu montrer que c'est certainement sa conformation tertiaire qui est cruciale pour sa localisation plastidiale. Par des approches de génétique inverse, nous avons pu montrer que les mutants atltp2 présentaient une augmentation importante de la perméabilité de sa cuticule fortement corrélée à une ultrastructure de l'interface cuticule-paroi très perturbée alors qu'aucun changement dans la composition biochimique de la cuticule n'a été détecté. Ces résultats nous ont permis de proposer un nouveau rôle structural pour AtLTP2, elle interviendrait pour maintenir l'adhésion des deux couches que sont la cuticule hydrophobe et la paroi hydrophile. Ainsi, en maintenant l'intégrité de l'interface entre la cuticule et la paroi, AtLTP2 participerait au maintien de la fonction de barrière cuticulaire limitant les pertes d'eau. De façon intéressante, la double localisation d'AtLTP2 dans la paroi et les plastes nous laisse supposer que d'autres fonctions pourraient être assignées à AtLTP2. L'identification des mécanismes moléculaires mis en jeu dans le maintien de l'homéostasie cuticule-paroi et dans la double localisation d'AtLTP2 constituera un challenge pour de futures recherches visant à toujours mieux identifier les acteurs de la formation de cette barrière protectrice, la cuticule. / The cuticle is a hydrophobic layer that covers the surface of the aerial organs of land plants. The cuticle plays numerous roles in plants from resistance against biotic and abiotic stresses to several developmental processes. Although the understanding of the biosynthesis of cuticle has considerably increased last years, the mechanisms underlying the transport of cuticular lipids through the cell wall and their assembly within the cuticle have been poorly characterized. nsLTPs (non-specific Lipid Transfer Proteins) are encoded by a multigenic family in A. thaliana and are involved in several biological processes. Among the different roles proposed for nsLTPs, it has long been suggested that they could transport cuticular precursor across the cell wall and then could contribute to the cuticle formation, despite the absence of formal evidence for individual members. Here we took advantage of the A. thaliana etiolated hypocotyls model to characterize the biological function of AtLTP2. Indeed, AtLTP2 was found to be abundant and the unique nsLTP member in the cell wall proteome of etiolated hypocotyls. We have first confirmed the high level of AtLTP2 expression during the young developmental stages of etiolated seedlings that was restricted to the epidermal cells of aerial organs, that are covered by the cuticle. In agreement with the cell wall localization determined by previous proteomic studies, we localized AtLTP2 fused to a fluorescent marker to the cell wall, but also and surprisingly to the plastids. This remarkable dual localization in the cell wall and plastids was never described before for a nsLTP. Furthermore, the mechanism of AtLTP2 transport to the plastids was particularly original because AtLTP2 can first undergo import into the ER/ secretory pathway and then sorting to the cell wall and the plastids. By studying the sub-cellular localization of truncated version of AtLTP2, we have shown that its tertiary conformation was crucial for the plastidial localization. By using reverse genetic approaches, we have shown that atltp2 mutants displayed a high increase in cuticle permeability strongly correlated with a deep modification of the ultra-structure at the cuticle-cell wall interface, while no changes in biochemical composition of the cuticle were detected. These results prompt us to suggest a novel structural role for AtLTP2. AtLTP2 could be involved in maintaining the accurate sealing between the hydrophobic cuticle and the hydrophilic underlying cell wall. Then, by preserving the integrity of the cuticle-cell wall interface, AtLTP2 could act on the barrier function of the cuticle limiting water loss. Interestingly, the dual localization to the cell wall and plastids suggested that other functions could be assigned to AtLTP2. The elucidation of the molecular mechanisms by which AtLTP2 establish cell wall-cuticle homeostasis and the exact function of the dual targeting will be challenging tasks in the future to better identify the main actors of the formation of the cuticle.

Ce mémoire de maîtrise traite de l'effet de pulvérisations fruitières et foliaires de bore (B) et de calcium (Ca) sur le micro fendillement de la tomate de serre en conditions estivales, au Québec, Canada. Deux expériences ont été effectuées en milieu commercial afin de réduire le micro fendillement de la tomate de serre suite à des pulvérisations de B (borax) et/ou de Ca (chlorure de calcium). Les rendements et calibres moyens des fruits n'ont été affectés par aucun des traitements à l'étude. L'enrichissement des tissus en B et Ca a été validé. Les résultats de cette étude démontrent qu'il est possible d'obtenir une réduction significative de l'ordre de 10% à 48% de l'incidence et de 23% à 61% de la sévérité du micro fendillement de la cuticule de la tomate de serre suite à des pulvérisations fruitières de Borax 3 g L-1 et de CaCl2 6,66 g L. De plus, il a été démontré qu'une fréquence d'application de 14 jours permet d'obtenir des résultats équivalents à une fréquence d'application de 7 jours. Ces travaux ont donc démontré le potentiel préventif de l'utilisation du borax et du CaCl2 pour minimiser l'incidence et la sévérité du micro fendillement de la tomate de serre en période estivale.