Formé auprès de Gaston Bonnier (1853-1922) à Paris à la fin des années 1880, Henri Devaux (1862-1956) s’impose comme l’un des botanistes prometteurs de sa génération en travaillant sur les échanges gazeux chez les plantes aquatiques. De 1906 à 1932, il occupe la chaire de physiologie végétale de la Faculté des sciences de Bordeaux. Bien que ce ne soit pas son domaine de prédilection, il s’intéresse progressivement à la physico-chimie des lames (ou couches) minces et devient l’une des figures de l’école française qui émerge dans les années 1910 autour de ces questions. Tout au long du premier tiers du XXe siècle, ses travaux sur les effets de surface vont faire autorité, y compris outre-Atlantique, et lui ouvrir les portes de l’Académie des sciences. Les lames minces sont aussi un moyen pour lui de comprendre la structure et le fonctionnement des membranes cellulaires et in fine ceux du vivant à l’échelle moléculaire. En nous appuyant sur près de 10 000 pages de notes de laboratoire inédites, nous avons reconstruit l’essentiel de son cheminement intellectuel dans ce domaine.Ancré dans la foi réformée, Devaux cherche par ailleurs à montrer dans des écrits de vulgarisation que les savoirs scientifiques et la Bible concordent. Il y défend notamment une vision créationniste et fixiste du monde. Devaux lie régulièrement science et religion dans ses carnets de laboratoire et affirme même sa foi dans un article du Journal de physique. / Trained by Gaston Bonnier (1853-1922) in Paris at the end of the 1880s, Henri Devaux (1862-1956) was numbered among the most promising botanists of his generation due to his work on gaseous exchanges of aquatic plants. Between 1906 and 1932, he was professor of plant physiology at the Faculty of sciences of Bordeaux. Even though it was not his primary field of study, he slowly developed an interest in the physico-chemistry of thin films (or layers) and became one of the most prominent figures of the French school that emerged on this topic in the 1910s. Throughout the first third of the 20th century, his works on surface were considered as a reference in this field, also in the United States, and opened him the doors of the Académie des sciences. Thin layers were also for him a way to understand the structure and functions of cellular membranes and, consequently, of the life on the molecular scale. Having worked on almost 10 000 pages of his unexplored laboratory notebooks, we have reconstructed the salient points of his investigative pathway in this field.Rooted in a protestant faith, Devaux also tried to show with science popularization writings that scientific knowledge and the Bible are in harmony. He defended a fixist creationist vision of the world. Devaux regularly linked science and religion in his laboratory notebooks and even claimed his faith in an article published in the Journal de physique.

Chez les plantes, le nitrate est un élément essentiel mais sa disponibilité dans le sol est fluctuante. Il est donc stocké dans la vacuole grâce à un échangeur nitrate/proton appelé AtClCa. La famille de protéines ClCs comporte à la fois des échangeurs mais aussi des canaux suggérés comme issus de l’évolution des échangeurs par une conversion mécanistique. Chez Arabidopsis thaliana, seuls des ClCs échangeurs assurent la gestion du nitrate. Deux glutamates très conservés, E203 et E270 dans AtClCa, sont essentiels pour le transport des protons chez les ClCs échangeurs. La mutation du résidu E203 en une alanine, un acide aminé non protonable (E203A) a permis de produire artificiellement une telle conversion mécanistique. Afin de mieux comprendre l’importance physiologique du mécanisme d’échange, une analyse a été conduite sur des plantes exprimant la forme mutée d’AtClCa pour ce glutamate. Chez ces plantes, le stockage vacuolaire est fortement réduit au profit d’une importante assimilation accroissant la teneur en protéines. En dépit de cela, elles présentent un défaut de production de biomasse résultant en grande partie d’une perturbation de l’homéostasie hydrique. Elles sont également plus sensibles aux stress hydrique et probablement azoté. La conservation d’un échangeur est donc requise pour croitre en dépit des fluctuations environnementales. En parallèle, la mutation E270A a été introduite en plante afin d’étudier son importance sur la physiologie d’Arabidopsis. Une analyse préliminaire de la biomasse et des contenus en nitrate et eau de plantes exprimant la forme mutée de ce glutamate est donc présentée dans la seconde partie de cette thèse. / Nitrate is a major element for plant but its availability is very fluctuant in soils. Then, it is stored in vacuoles thanks to a nitrate/proton exchanger named AtClCa. In ClCs, exchangers but also channels were identified, the latest were suggested to be evolved from exchanger in which a mechanistic switch happened. In Arabidopsis thaliana, only exchangers are involved in nitrate management. Two conserved glutamate, E203 and E270 in AtClCa, are essential for protons transport in ClCs exchangers. The mutation of E203 into an alanine, a non-protonable amino acid (E203A) artificially produces such a mechanistic switch. To better understand the physiological importance of this exchange mechanism, a study was conducted in plants expressing the mutated form of AtClCa for this glutamate. In those plants, the vacuolar storage is highly restricted whereas the assimilation is favoured and the protein content increased. Despite that, the biomass production is decreased mostly because of a hydric homeostasis disruption. Those plants are also more sensitive to hydric and probably nitrogenous stress. The exchanger conservation is then required for plant growth whatever the environmental fluctuations. In parallel, the mutation E270A was introduced in planta to study its physiological importance. A preliminary analysis of plant biomass and nitrate and water contents was then performed in plants expressing the E270A mutated form of AtClCa and the results are presented in the second part of the manuscript.

La salinité de l'eau d'irrigation et des sols est l'une des principales contraintes abiotiques en agriculture. Parmi les 130 mha de riz cultivés dans le monde, 30% environ se trouvent dans des zones où la salinité est trop élevée pour permettre de bons rendements. Dans l'objectif de mieux comprendre le rôle des systèmes de transport de Na+ dans la compartimentation de Na+ dans la plante permettant de maintenir un rapport K+/Na+ élevé dans les tissus sensibles lors d’un stress salin, je me suis intéressé à deux transporteurs de la famille HKT, OsHKT1;1 et OsHKT1;3, chez le riz, la plante modèle des céréales. Mon principal projet a allié une stratégie "promoteur::GUS" pour préciser les patrons d'expression in planta des deux gènes, et une approche de génétique inverse en produisant des mutants pertes de fonction à l’aide de la technologie CRISPR-Cas9, qui s’est confirmée être un outil efficace pour générer des mutations indèles après cassure ciblée de l’ADN, transmissibles de façon stable chez le riz. Les tests histochimiques de l’activité GUS ont montré une expression prédominante d’OsHKT1;1 et d’OsHKT1;3 dans les tissus vasculaires (parenchyme xylémien et/ou phloème), essentiellement au niveau des parties aériennes. L’analyse phénotypique des plantes "CRISPR" a mis en évidence des modifications des profils d’accumulation de Na+ dans les feuilles chez les mutants: défaut d’accumulation de Na+ dans les gaines foliaires pour les plantes oshkt1;1 et répartition altérée de Na+ entre les vieilles et les jeunes feuilles chez les plantes oshkt1;3, conduisant à une augmentation de la teneur en Na+ dans les limbes des jeunes feuilles chez les 2 types de mutants. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent qu’OsHKT1;1 et OsHKT1;3 participent au dessalage des jeunes limbes foliaires lors d’un stress salin, via des mécanismes différents, contrôlant les transports xylémiques et phloémiens de Na+. En plus de cette étude, j’ai collaboré avec un groupe de généticiens, qui avait identifié une forte association entre des différences écotypiques de contenu racinaire en Na+ et de rapport K+/Na+, et une région du chromosome 4 du riz comprenant le gène OsHKT1;1. En comparant fonctionnellement par électrophysiologie les deux variants majeurs d’OsHKT1;1, des différences de capacités de transport de Na+ susceptibles d’expliquer le trait racinaire ont été observées. L’ensemble des données obtenues souligne l’intérêt d’analyser tous des gènes HKT de riz dans les mécanismes de tolérance de la plante à la salinité / The salinity of irrigation water and soils is one of the main abiotic constraints in agriculture. Among the 130 mha of rice grown around the world, about 30% are in areas where salinity is too high to allow for good yields. In order to better understand the role of Na+ transport systems in the compartmentalization of Na+ in the plant to maintain a high K+/Na+ ratio in sensitive tissues during salt stress, I focused on two transporters from the HKT family, OsHKT1;1 and OsHKT1;3, in rice, the model cereal species. My main project combined a “promoter::GUS” strategy to specify the expression pattern of both genes, and a reverse genetics approach by producing loss-of-function mutants using the CRISPR-CAS9 technology, which was confirmed to be an efficient tool for generating indel mutations after targeted DNA breaks, stably transmitted in rice. Histochemical tests of GUS activity showed predominant expression of OsHKT1;1 and OsHKT1;3 in vascular tissues (xylem parenchyma and/or phloem), mainly in the aerial parts. Phenotypic analysis of "CRISPR" plants revealed changes in leaf Na+ accumulation profiles in mutants: lack of Na+ accumulation in leaf sheaths for oshkt1;1 plants and altered distribution of Na+ between old and young leaves in oshkt1;3 plants, leading to an increase in the leaf blade Na+ content in both types of mutants. Overall, these results suggest that OsHKT1 and OsHKT1.3 contribute to the desalination of young leaf blades during salt stress, via different mechanisms, controlling transports of Na+ through the xylem and phloem. In addition to this study, I collaborated with a group of geneticists who identified a strong association between ecotypic differences in root Na+ and K+/Na+ ratio, and a region of chromosome 4 of rice including the OsHKT1;1 gene. By comparing electrophysiologically the two major variants of OsHKT1;1, differences in Na+ transport capacities that could explain the root trait were observed. All the data obtained underline the interest of analyzing all HKT genes of rice in the mechanisms of plant tolerance to salinity.