Th. doct.-ing.--Sci. agron.--Toulouse--I.N.P., 1981. N°: 166.

Th.--Méd.--Reims, 1981. N°: 62.

Th.--Sci. nat.--Nancy 1, 1979. N°: 700.

Th. 3e cycle--Biol. vég.--Lille 1, 1979. N°: 774.

Th. 3e cycle--Biochim.--Nancy--I.N.P.L., 1978.

La biogéochimie, l'écologie et l'évolution de la tolérance et de l'accumulation du cuivre (Cu) et du cobalt (Co) chez les métallophytes facultatives restent à ce jour peu connues. Anisopappus chinensis (Asteraceae), espèce végétale à large amplitude écogéographique, a été sélectionné comme modèle biologique. Les concentrations de Cu et de Co liées respectivement aux oxydes de manganèse et à la matière organique dans les sols métallifères pourraient représenter une concentration disponible de Cu et de Co pour les plantes. En culture, une variation dans la mobilité du Cu et du Co dans le sol n'expliquait pas nécessairement une variation des concentrations foliaires. La disponibilité du Cu et du Co reste difficile à appréhender et serait la résultante d'interactions biogéochimiques rhizosphériques complexes impliquant les microorganismes. Il existe une réponse adaptative à la diversité d'habitats chez A. chinensis traduite par des hauteurs de plantes et surfaces de feuilles plus faibles chez les populations métallicoles. L'absence de divergence de la surface foliaire spécifique (SLA) entre les populations métallicoles et non-métallicoles, ainsi que la très faible réponse plastique au Co semble mettre en évidence une homéostasie de la SLA qui pourrait expliquer la large niche écologique de l'espèce. Une différenciation génétique de la tolérance au Co a été observée chez les populations métallicoles des sols enrichis en Co, reliée à la concentration de Co des sols natifs. Une variation génétique de l'accumulation de Co a été mise en évidence pour la première fois ; A. chinensis provenant de sols enrichis en Co constitue un matériel végétal remarquable à valoriser / Biogeochemistry, ecology and evolution of copper (Cu) and cobalt (Co) tolerance and accumulation in facultative cupro-cobaltophytes remains poorly understood. Anisopappus chinensis (Asteraceae), a broad-niched and geographically widespread facultative metallophyte has been chosen as model species of the thesis. Copper and Co bound to respectively manganese oxides and organic matter in metalliferous soils could represent Cu and Co available concentrations for plants. In experimental conditions, variations in Cu and Co mobility would not necessary explained variations in foliar Cu and Co concentrations in A. chinensis. Copper and Co availability is a complex element- and species-specific mechanism, closely related to all biogeochemical processes that occur in the rhizosphere. Important role of microorganisms is expected. Adaptive response to habitats has been highlighted for A. chinensis. Metallicolous (M) plants had consistently lower height and leaf size than non-metallicolous (NM) plants. The lack of divergence in specific leaf area (SLA) between M and NM populations associated with the very low plastic response to Co seemed to highlight SLA homeostasis which could explain the broad niche of the species. Genetic differentiation in Co tolerance has been demonstrated in M populations from Co-enriched soils. Positive relationship between the level of tolerance to Co and the concentration of Co in the native soil may exist. Genetic variability of Co accumulation has been demonstrated for the first time in a metallophyte. Anisopappus chinensis form Co-enriched soils constitute an interesting valuable biological model

Doctorat en Sciences / Vol. 1 :TH-000207 ;Annexes :TH-000208 / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les larves de Lymantria dispar asiatica (la spongieuse Asiatique) sont des insectes polyphages envahissants qui se nourrissent de plus de 600 espèces végétales. Elles ont pour cibles des espèces de feuillus comme le chêne (Quercus spp.) ou encore les saules (Salix spp), qui sont reconnus comme ses hôtes préférés. Toutefois, dans la forêt boréale du Canada, certaines espèces de conifères sont des espèces à risque face au développement des larves de la spongieuse Asiatique. Généralement, les conifères répondent aux attaques des bio-attaqueurs, par la formation de canaux de résines et de cellules parenchymateuses poly-phénoliques qui sont des structures anatomiques spécialisées dans la production et le stockage des composés de défenses. Ainsi, il est bien établi que dans une population d'arbres, certains individus de résistance apparente vont avoir une différence dans la composition de composé de défenses de leur feuille ou aiguille par rapport aux individus plus fréquemment attaqués par des pathogènes ou insectes. Au travers de tests d'alimentations des larves de la spongieuse, plusieurs études ont déjà permis la catégorisation d'espèces végétales en trois catégories différentes : favorable, intermédiaire et non favorable. Certaines espèces de conifères sont donc plus susceptibles aux attaques de la spongieuse Européenne et Asiatique et les attaques de la spongieuse ont alors un effet important sur la valeur économique des espèces de conifères dans l'industrie du bois. L'étude du profilage métabolique permettrait donc la découverte de métabolites spécifiques qui agiraient chez les conifères comme prédicteurs d'espèces à risque contre de potentiels stress biotiques et abiotiques. Au niveau des peuplements naturels, l'étude des différences entre les profils métaboliques d'individus de résistance apparente et d'individus plus vulnérables permettrait de favoriser les croisements entre parents porteur des gènes responsable du phénotype de résistance à l'herbivorie. Ainsi, l'objectif de ce projet de Maîtrise était d'établir un lien entre le rôle que jouent les métabolites secondaires constitutifs dans la susceptibilité d'une espèce de conifère dans le développement des larves de spongieuse Asiatique. Nous avons donc étudié le développement des larves de la spongieuse Asiatique sur dix espèces de conifères à l'aide d'une expérience d'alimentation artificielle. Nous avons également effectué des extractions de métabolites secondaires en utilisant deux protocoles différents pour les extractions de terpènes et d'acides phénoliques, en utilisant une technique de chromatographie à phase gazeuse et liquide couplé à un spectromètre de masse (respectivement GC et LC-MS). Nos résultats démontraient que parmi les conifères, deux espèces, Pseudotsuga menziesii var. menziesii et Pinus contorta sont des espèces favorables au développement des larves de spongieuse pour deux sous-populations traitées, Beijing et Harbin. Sur quelques espèces de conifères, les sous-populations de Harbin ont un gain de masse et un stade larvaire plus élevés que les sous-populations de Beijing. Cela suggère que les sous-populations de Harbin sont mieux adaptées ou démontrent une meilleure utilisation des espèces nord-américaines. Lors de l'étude des profils de métabolites secondaires, il s'est avéré que les espèces favorables au développement des larves de spongieuse présentaient des différences dans leur profil biochimique à la fois pour les terpènes et les phénols, par rapport aux espèces défavorables telles que Picea abies. Nos résultats devraient aider à fournir les informations nécessaires aux autorités locales de conservation et aux aménagistes forestiers pour déduire de meilleurs plans de contrôle de la propagation de la spongieuse Asiatique en Amérique du Nord. / Lymantria dispar asiatica (Asian gypsy moth) larvae are invasive polyphagous insects that feed on over 600 plant species. Their preferred targets are deciduous species such as oak (Quercus spp.) or willows (Salix spp). However, in Canada's boreal forest, certain conifer species may be at risk for the successful development of Asian gypsy moth larvae. Generally, conifers respond to the attacks of bio-attackers, by the formation of resin channels and poly-phenolic parenchymal cells which are anatomical structures specialized in the production and storage of defense compounds. Thus, it is well established that in a population of trees, certain individuals with apparent resistance will have a difference in the composition of the defense compound of their leaf or needle compared to individuals more frequently attacked by pathogens or insects. Through feeding tests of gypsy moth larvae, several studies have already issued the categorization of plant species into three different categories: favorable, intermediate, and unfavorable. Some conifer species are therefore more susceptible to European and Asian gypsy moth attack and gypsy moth attack then has a significant effect on the economic value of conifer species in the timber industry. The study of metabolic profiling would allow the discovery of specific metabolites which would act in conifers as predictors of species at risk against potential biotic and abiotic stresses. At the level of natural stands, the study of the differences between the metabolic profiles of individuals with apparent resistance and more vulnerable individuals would make it possible to promote crosses between parents carrying the genes responsible for the herbivory resistance phenotype. Thus, the objective of this master's project was to establish a link between the role that constituent secondary metabolites play in the susceptibility of a conifer species in the development of Asian gypsy moth larvae. We therefore studied the development of Asian gypsy moth larvae on ten species of conifers using an artificial feeding experiment. We also performed secondary metabolite extractions using two different protocols for terpene and phenolic acid extractions, using GC and LC-MS, respectively. Our results showed that among conifers, two species, Pseudotsuga menziesii var. menziesii and Pinus contorta are favorable species for the development of gypsy moth larvae from the two studied subpopulations, Beijing and Harbin. Among a few conifer species, Harbin subpopulations have higher mass gain and larval stage than Beijing subpopulations. This suggests that the Harbin subpopulations are better adapted or demonstrate better utilization of North American conifer species. When studying secondary metabolite profiles, it was found that species favorable to the development of gypsy moth larvae had differences in their biochemical profile for both terpenes and phenols, compared to unfavorable species such as Picea abies. Our results should help provide the information needed by local conservation authorities and forest managers to devise better plans for controlling the eventual spread of Asian gypsy moths in North America.

Estressos abiòtics com la sequera i la salinitat són els factors ambientals més importants que limiten la productivitat dels cultius. Estratègies per millorar el creixement dels cultius sota condicions d'estrès abiòtic inclouen la millora convencional, la selecció assistida per marcadors, l'enginyeria genètica i l'aplicació de bioreguladors naturals o sintètics. Els bioreguladors naturals són hormones vegetals com l'àcid abscísic (ABA), citoquinines, giberelines i l’àcid jasmònic, mentre que els bioreguladors sintètics són productes químics que milloren el creixement de les plantes en condicions de camp. Els fitoprotectors són bioreguladors sintètics que selectivament protegeixen les plantes del cultiu, però no les males herbes dels herbicides induint de forma coordinada les vies de detoxificació d'herbicides. A més del seu paper directe en la detoxificació, alguns fitoprotectors també poden millorar el creixement de plantes en particular sota condicions d'estrès abiòtic. He avaluat un nombre de potencials bioreguladors sintètics sols o en combinació amb ABA per seleccionar les combinacions que milloren el creixement i la productivitat de l'arròs en condicions de sequera (o estrès hídric) moderada, però a llarg termini i d’estrès per salinitat, optimitzat en una cambra de creixement. L’agent fitoprotector ciprosulfamida sol o en combinació amb ABA s'ha trobat que promou el creixement de l'arròs sota condicions d’estrès salí, donant lloc a una floració avançada i a l'aparició de tiges noves. Aquestes respostes van estar absents o van ser molt més limitades en les plantes no tractades sotmeses a estrès. Experiments per desentranyar les bases moleculars de l'efecte de la ciprosulfamida han resultat en la identificació de gens que són potencialment responsables de la millora del rendiment de les plantes d'arròs sota estrès per salinitat. L'anàlisi proteòmic de les plantes d'arròs sense tractar i de les tractades amb ciprosulfamida i / o ABA en presència o absència d'estrès per salinitat ens ha permès identificar gens de resposta a l'estrès amb funcions relacionades amb la defensa, la destoxificació, l'energia, el metabolisme, la fotosíntesi, el plegament i el transport de proteïnes, entre d'altres. Curiosament, moltes proteïnes que eren modulades per l'exposició a estrès per salinitat també van ser modulades per ciprosulfamida o ciprosulfamida més ABA. Proposem que l’agent fitoprotector ciprosulfamida indueix gens de resposta a l'estrès abiòtic i preadapta les plantes per suportar les condicions d’estrès abiòtic. Tres gens que codifiquen per late embryogenesis abundant group 3 protein (OsLEA3), putative fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) i mitochondrial import inner membrane translocase (TIM) estan induïdes fortament per l'estrès salí, així com per ciprosulfamida o ciprosulfamida més ABA en l'absència d'estrès. Es va trobar una correlació positiva entre els perfils d'expressió génica determinada per la reacció en cadena de la polimerasa quantitativa o en temps real amb la transcriptasa inversa (qRT-PCR) i les dades de proteòmica. / Estreses abióticos como la sequía y la salinidad son los factores ambientales más importantes que limitan la productividad de los cultivos. Estrategias para mejorar el crecimiento de los cultivos bajo condiciones de estrés abiótico incluyen la mejora convencional, la selección asistida por marcadores, la ingeniería genética y la aplicación de biorreguladores naturales o sintéticos. Los biorreguladores naturales son hormonas vegetales como el ácido abscísico (ABA), citoquininas, giberelinas y ácido jasmónico, mientras que los biorreguladores sintéticos son productos químicos que mejoran el crecimiento de plantas en condiciones de campo. Safeners son biorreguladores sintéticos que selectivamente protegen a las plantas del cultivo pero no a las malas hierbas de los herbicidas, induciendo de forma coordinada todas las vías de detoxificación de herbicidas. Además de su papel directo en la detoxificación, algunos safeners también pueden mejorar el crecimiento de plantas en particular bajo condiciones de estrés abiótico. He evaluado diversos biorreguladores sintéticos candidatos, solos o en combinación con ABA para seleccionar las combinaciones que mejoren el crecimiento y la productividad del arroz en condiciones de sequía o salinidad moderada, pero a largo plazo, optimizado en una cámara de crecimiento. Cyprosulfamide solo o en combinación con ABA se ha encontrado que promueve el crecimiento del arroz bajo estrés por salinidad, dando lugar a una floración temprana y a la aparición de tallos nuevos. Estas respuestas eran ausentes o mucho más limitadas en las plantas no tratadas sometidas a estrés. Experimentos para desentrañar las bases moleculares de la actividad de cyprosulfamide resultaron en la identificación de genes que son potencialmente responsables de la mejora del rendimiento de las plantas de arroz bajo estrés por salinidad. El análisis proteómico de las plantas de arroz sin tratar y las tratadas con cyprosulfamide y / o ABA en presencia o ausencia de estrés por salinidad nos ha permitido identificar genes de respuesta a estrés con funciones relacionadas con la defensa, la detoxificación, la energía, el metabolismo, la fotosíntesis, el plegamiento de proteínas y el transporte de proteínas, entre otros. Curiosamente, muchas proteínas que eran moduladas por la exposición a estrés por salinidad también eran moduladas por cyprosulfamide o cyprosulfamide más ABA. Nosotros proponemos que el safener cyprosulfamide induce genes responsables de estrés abiótico y adapta a las plantas para soportar las condiciones de estrés abiótico. Tres genes que codifican late embryogenesis abundant group 3 protein (OsLEA3), putative fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) y mitochondrial import inner membrane translocase (TIM) fueron inducidas fuertemente por el estrés de salinidad, así como por cyprosulfamide o cyprosulfamide más ABA en la ausencia de estrés. También se vió una correlación positiva entre los perfiles de expresión genética determinada por la reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real o cuantitativa con transcriptasa inversa (qRT-PCR) y los datos de proteómica. / Abiotic stresses such as drought and salinity are important environmental factors that limit crop productivity. Strategies to improve the growth of crops under abiotic stress conditions include conventional breeding, marker-assisted breeding, genetic engineering and the application of natural and synthetic bioregulators. Natural bioregulators include plant hormones such as abscisic acid (ABA), cytokinins, gibberellins and jasmonic acid, whereas synthetic bioregulators are chemical products that improve plant growth under field conditions. Safeners are synthetic bioregulators that selectively protect crop plants but not weeds from herbicides by coordinately inducing entire herbicide detoxification pathways. In addition to their direct role in detoxification, some safeners can also improve plant growth particularly under abiotic stress conditions. I evaluated a number of potential synthetic bioregulators alone or in combination with ABA to select the combinations that improved rice growth and productivity under mild but long-term drought and salinity stress conditions optimized in a growth chamber. Cyprosulfamide alone or in combination with ABA was found to promote rice growth under salinity stress, resulting in earlier flowering and the appearance of new tillers. These responses were either absent or much more limited in untreated plants under stress. Experiments to unravel the molecular basis of cyprosulfamide activity resulted in the identification of genes that were potentially responsible for the improved performance of rice plants under salinity stress. Proteomic analysis of untreated rice plants and those treated with cyprosulfamide and/or ABA in the presence or absence of salinity stress allowed us to identify stress-response genes with roles in defense, detoxification, energy, metabolism, photosynthesis, protein folding and protein transport among others. Interestingly, many proteins that were modulated by exposure to salinity stress were also modulated by cyprosulfamide or cyprosulfamide plus ABA. We propose that cyprosulfamide induces abiotic stress-response genes and pre-adapts the plants to withstand abiotic conditions. Three genes encoding a late embryogenesis abundant group 3 protein (OsLEA3), a putative fumarylacetoacetate hydrolase (FAH) and a mitochondrial import inner membrane translocase (TIM) were strongly upregulated by salinity stress as well as by cyprosulfamide or cyprosulfamide plus ABA in the absence of stress. There was good agreement between gene expression profiles determined by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction and the proteomic data.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Histoire contemporaine : Lyon 2 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.