La direction principale des travaux de recherche de ce mémoire est de valoriser les composés phytochimiques se trouvant au cœur de la flore nordique. Cette dernière possède de nombreuses adaptations impressionnantes aux conditions climatiques extrêmes sur ces territoires. On y retrouve peu de végétation pouvant se développer dû à l'environnement particulier de ces régions. La flore nordique du Québec exploite des mécanismes de défense différents et particuliers des végétaux ne se trouvant pas dans ces conditions. Dans ce contexte, l'objectif des recherches de ce projet de maîtrise est de faire l'investigation phytochimique des métabolites secondaires de Racomitrium lanuginosum, une bryophyte très peu étudiée. Pour ce faire, nous avons utilisé un processus d'extraction par solvants de différentes polarités, suivi de différentes étapes de purification et de caractérisation. Racomitrium lanuginosum est une mousse présente dans des écosystèmes du Sud et du Nord. Les échantillons étudiés proviennent du Nunavik, plus précisément des alentours de Kuujjuarapik-Whapmagoostui. Il s'agit de la première investigation phytochimique sur cette bryophyte pour des spécimens nordiques. Notre investigation phytochimique a commencé par un processus d'extraction avec de l'hexanes, suivi du dichlorométhane, puis du méthanol. Les extraits bruts ont été soumis à la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) afin de faire l'identification putative de composés volatils. Par la suite, les extraits bruts ont été fractionnés par chromatographie liquide à moyenne pression (MPLC). Subséquemment, certaines fractions ont été soumises à la chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS) afin de faire l'identification putative des composés. Des molécules n'ayant pas été identifiées putativement ont été ensuite purifiées par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) semi-préparative. Cette étape a permis d'obtenir certains métabolites secondaires purs pour en faire l'élucidation de la structure par résonance magnétique nucléaire (RMN) et par spectrométrie de masse. / The main direction of the research work of this thesis is to valorize the phytochemicals found in the heart of the northern flora. The latter has many impressive adaptations to the extreme climatic conditions in these territories. There is little vegetation that can develop due to the particular environment of these regions. The northern flora of Quebec exploits different and particular defence mechanisms of the plants not being in these conditions. In this context, the research objective of this master's project is to investigate phytochemically the secondary metabolites of Racomitrium lanuginosum, a very little studied bryophyte. To do so, we used a solvent extraction process of different polarities, followed by distinct purification and characterization steps. Racomitrium lanuginosum is a moss present in southern and northern ecosystems. The samples studied come from Nunavik, more precisely from the vicinity of Kuujjuarapik-Whapmagoostui. This is the first phytochemical investigation of this bryophyte for northern specimens. Our phytochemical investigation started with an extraction process with hexanes, followed by dichloromethane, then methanol. The crude extracts were subjected to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) for putative identification of volatile compounds. Subsequently, the crude extracts were fractionated by medium pressure liquid chromatography (MPLC). Subsequently, some fractions were subjected to liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) for putative identification of compounds. Molecules that were not putatively identified were then purified by semi-preparative high-performance liquid chromatography (HPLC). This step allowed us to obtain some pure secondary metabolites for structure elucidation by nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry.

Thèse de doctorat : Chimie organique : Strasbourg 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 305-321.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biosciences végétales : Toulouse 3 : 2008. / Titre provenant de l'é215-232.

Les régulateurs de croissance et facteurs environnementaux régulent le développement et la croissance des plantes, ce qui affecte la biomasse et le rendement des cultures. Un déterminant important de la biomasse est l'étendue de la ramification, c'est-à-dire l'élongation des branches latérales. Les strigolactones (SL), des régulateurs de croissance dérivés de caroténoïdes et produits de la voie MORE AXILLARY BRANCHING (MAX), sont des régulateurs négatifs du développement des bourgeons axillaires. Les gènes AtMAX1 à AtMAX4 chez Arabidopsis codent pour des protéines impliquées dans la synthèse et la régulation de ces molécules. Parallèlement, une autre protéine, nommée BRANCHED1 (BRC1), est impliquée dans l'arrêt du développement des bourgeons, et il a été suggéré que son action se trouvait en aval de la voie MAX. D'autre part, une étude récente a démontré que l'expression constitutive du gène TRITICUM AESTIVUM VERNALIZATION1 (TaVRN1) du blé chez Arabidopsis affecte la ramification. Ce gène code pour un facteur de transcription à boîte MADS (MADS-box). TaVRN1 se lie à des motifs CArG de la région promotrice de AtMAX4, et provoque une augmentation de l'expression de AtMAX4. TaVRN1 fait partie du clade APETALA1/SQUAMOSA, tout comme les gènes APETALA1 (AtAP1), FRUITFUL (AtFUL) et CAULIFLOWER (AtCAL) chez la plante-modèle Arabidopsis thaliana, toutefois seul le membre AtAP1 de ce clade est surexprimé en présence de TaVRN1. Dans ce travail, nous avons procédé à une analyse détaillée des régions promotrices des gènes AtBRC1, AtMAX2 et AtMAX4, ainsi que du gène codant pour le MADS-box AtAP1. Cette analyse nous a permis d'identifier de nombreux éléments de régulation situés dans la région proximale des promoteurs (800 pb), dont des motifs CArG et CArG consensus chez AtBRC1 et AtMAX4 auxquels nous avons porté une attention particulière. Des analyses de gels de retardement effectuées avec des sondes contenant ces CArG et avec les protéines recombinantes AtAP1, AtFUL, et TaVRN1 (comme contrôle) indiquent qu'AtAP1 et TaVRN1 ont la capacité de se lier aux différents motifs CArG et CArG consensus des gènes AtAP1, AtBRC1 et AtMAX4. Ceci suggère qu'AtAP1 est un orthologue de TaVRN1 chez Arabidopsis. Nos résultats suggèrent aussi qu'AtAP1 est un FT MADS ayant la capacité de s'autoréguler et de moduler l'expression des gènes AtMAX4 et AtBRC1. Ces gènes étant impliqués dans le développement des branches latérales, ceci suggère que la dominance apicale est un phénomène qui dépend de facteurs de régulation MADS et plus spécifiquement d'AtAP1. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Arabidopsis thaliana, APETALA1, bourgeons axillaires, BRANCHED1, branches latérales, croissance, développement, dominance apicale, MADS, MAX, motif CArG

En réponse aux conditions environnementales sous- et supra-optimales, les plantes manifestent des variations au niveau de leur croissance et de leur développement. Ces conditions non-optimales de croissance peuvent toutefois affecter la biomasse et le rendement des cultures. La température est l'un des facteurs environnementaux qui affectent le plus la croissance. Dans ce travail, nous avons effectué une analyse détaillée sur le développement (nombre et longueur des branches de la rosette et caulinaires, fleurs et bourgeons) de la plante modèle Arabidopsis thaliana sous différents conditions non-optimales de température et à différents stades de développement (Végétatif ou Reproductif). Les plantes témoins ont été cultivées à la température optimale de 22°C. Les résultats ont montré que des températures inférieures (12, 17°C) ou supérieures (27, 32°C) affectent le branchement et la floraison. L'allongement des entrenœuds et des branches caulinaires primaires est réduit à des températures plus basses et augmenté à des températures supérieures. Des résultats semblables ont été obtenus chez les plantes avant ou après l'initiation du développement de l'inflorescence principale. Nos données indiquent que les plantes qui sont passées au stade reproductif avant le traitement sont légèrement moins affectées par les variations de température que les plantes qui sont au stade végétatif. Nos résultats suggèrent aussi que les plantes doivent atteindre une taille maximale (longueur des entrenœuds) avant de former des méristèmes floraux, et que cette taille maximale dépend de la température de croissance. Les plantes à 17°C montrent un branchement légèrement inférieur alors que celles à 27°C montrent un branchement supérieur. Ceci suggère que la dominance apicale est un phénomène qui dépend de la température. Ce travail présente à notre connaissance la première étude élaborée de l'effet de la température sur le développement des inflorescences chez Arabidopsis. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Arabidopsis thaliana, branches, bourgeons axillaires, croissance, développement, entre-nœuds, stade reproductif, stade végétatif, température

Thèse (de maîtrise )--Université Laval, 2006. / Bibliogr.: f. 30-35. Présenté aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

La résistance et la tolérance, c'est à dire la capacité de la plante à supporter la présence des ravageurs, sont deux moyens dont usent les plantes pour se défendre. La tolérance est fortement liée à un processus de compensation qui est une réponse positive des plantes à la présence des ravageurs (en terme de reproduction et/ou de croissance). Dans le but d'apporter de nouvelles pistes de réflexion dans le domaine des interactions plantes-insectes, nous avons conduit trois études différentes sur la compensation chez les plantes. Dans la première, nous avons développé un modèle mathématique générique, dont l'étude a mis en évidence l'existence de paramètres seuils qui déterminent la co-existence ou non de différents types d'équilibres de compensation. La seconde étude, expérimentale, visait à tester l'hypothèse de compensation chez la tomate en réponse à la mineuse de la tomate, Tuta absoluta. Dans notre expérience, le cultivar de tomate a présenté des tendances à la compensation pour deux niveaux d'infestation, et à la sur-compensation reproductive en cas de faible infestation. Enfin, toujours dans le cas de la tomate et T. absoluta, les derniers développements s'appuient sur un modèle informatique de type « Structure-Fonction ». Ce modèle a permis de tester et visualiser différentes situations (dates et positionnements de l'attaque) sur une représentation plus réaliste de la plante. Pour conclure, nous avons mis en évidence que la compensation peut avoir un impact important sur l'efficacité des stratégies de protection des cultures et qu'elle doit être prise en compte dans le développement de ces dernières. / Resistance and tolerance, which is the ability of plants to endure a pest attack, are two different aspects of plants defenses. Tolerance is strongly linked to a compensation process which is a positive response of plants to the presence of pests (in terms of reproduction and / or growth). In order to bring new knowledges in the field of plants-insects interactions, we conducted three different studies on compensation in plants. In the first one, we developed a generic mathematical model, whose the study revealed the existence of threshold parameters that determine the co-existence or not of different types of compensation equilibria. The second study, which was experimental, aimed to test the hypothesis of a compensation response in tomato undet the attack of the tomato leafminer, Tuta absoluta. In our experiment, the tomato cultivar presented trends in compensation for two levels of infestation, and trend of reproductive overcompensation for low infestation. Finally, our last study is based on a "Structure-Function" computer model, still on the case of tomato and T. absoluta. This model was used to test and visualize different situations (dates and positions of the attack) on a more realistic representation of the plant. In conclusion, we have shown that compensation may have a significant impact on the effectiveness of strategies for crop protection and must be taken into account in their development.

L’hypothèse selon laquelle l’accumulation des métaux lourds par les plantes a évolué comme mécanisme de défense contre les herbivores a été testée avec l’hyperaccumulatrice de zinc Thlaspi caerulescens (Brassicaceae). En utilisant l’écotype métallicole (poussant sur sols métallifères) et l’écotype non métallicole (sols normaux) de T. caerulescens, nos résultats ont conduit à rejeter l’hypothèse de défense par accumulation de métaux: les plantes ont été consommées indépendamment de leur concentration en Zn dans toutes les situations expérimentales examinées (conditions contrôlées, jardin expérimental, populations naturelles). Par contre, les herbivores ont montré une préférence systématique pour les plantes de l’écotype métallicole, quelle que soit leur concentration en Zn. Lorsque l’on mesure les concentrations en métabolites secondaires défensifs (glucosinolates) des écotypes métallicole et non métallicole de T. caerulescens, on constate que les individus d’origine métallicole produisent constitutivement moins de glucosinolates que les individus non métallicoles, tant dans les populations belges que dans les populations françaises. Par ailleurs, sur les sites métallifères où ont évolué les populations métallicoles, on constate à la fois une plus faible pression d’herbivorie sur les plantes (moins de dégâts) et une plus faible densité de gastéropodes que dans les sites normaux. La diminution des défenses chez l’écotype métallicole serait la conséquence d’un relâchement de la pression d’herbivorie sur les sites métallifères. <p>En outre, nous avons montré que la chenille spécialiste d’Issoria lathonia (Nymphalidae) est capable de se développer sur les feuilles riches en Zn de l’accumulatrice de zinc Viola calaminaria (Violaceae) en excrétant efficacement le Zn dans leurs fèces. <p> L’ensemble de nos résultats suggère donc que l’hyperaccumulation des métaux lourds n’a pas évolué en tant que mécanisme de défense contre les herbivores.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie végétale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Deux symbioses végétales partagent la même niche écologique, leur hôte, une légumineuse. Ces deux associations mutualistes sont la mycorhize arbusculaire (MA) et la symbiose Rhizobium/légumineuse. Chacune de ces relations symbiotiques, prise individuellement, peuvent contrôler leur propre colonisation par des mécanismes d'autorégulation. Ce contrôle exclusif s'effectue par rétroaction systémique et parviendrait à limiter le coût en carbone pour l'hôte. En vue d'étudier la restriction exercée par une plante hôte sur le degré de colonisation mycorhizienne et rhizobienne, la légumineuse Medicago sativa a été cultivée en chambre bicompartimentée (Split-Roots). Ce dispositif expérimental a permis de séparer en deux parties distinctes le système racinaire de M. sativa. Le but recherché par ces expérimentations était de vérifier à distance l'autorégulation au sein d'une symbiose sur la seconde partie du système racinaire et de mettre en évidence une régulation négative croisée entre deux symbioses différentes. En effet pour la première fois, il est démontré que l'autorégulation systémique n'est pas l'action d'une seule symbiose sur elle-même, mais que par des signaux communs entre les deux symbioses, il existe une régulation négative croisée entre elles. Cette approche permet d'examiner, sous un nouvel angle, la régulation de l'établissement d'une symbiose par une autre symbiose. Dans ces conditions, nos résultats montrent l'existence d'un lien évident de signalisation entre les deux symbioses végétales. Dans le cas précis d'une pré-colonisation de M. sativa par Sinorhizobium meliloti, les facteurs Nod se sont révélés impliqués au niveau de l'autorégulation. Dans cet exemple, les flavonoïdes exsudés par M. sativa sont non seulement reconnus par les Rhizobia mais aussi par le Glomus mosseae. Ces résultats représentent un acquis important pour l'interprétation de la signalisation au niveau de l'autorégulation des deux symbioses à l'étude. Par ailleurs, l'analyse des exsudats racinaires de M. sativa par chromatigraphie liquide à haute performance (HPLC) montre une modification significative du patron des isoflavonoïdes lorsque cette plante est soumise à différents contrôles dérivant d'autorégulations et de régulations négatives croisées. De plus il est loisible d'observer une variation similaire de patrons de flavonoïdes suite à l'application de facteurs Nod. En soi, d'une façon plus exacte, tous ces traitements provoquent une réduction marquée de la formononétine et de l'ononine. Ces deux isoflavonoïdes semblent être d'excellents candidats comme molécules ± signal ¿ dans la régulation à distance pour les deux symbioses végétales. De plus, l'application externe de ces deux isoflavonoïdes peut normalement restaurer la nodulation et la mycorhization. Les flavonoïdes jouent un rôle clef dans la formation de la symbiose MA chez M. sativa. Lors d'expériences avec diverses souches de G. mosseae nous avons cherché à montrer qu'il y avait bien une régularité et une constance dans le patron de flavonoïdes considérés comme molécule signal et cela peu importe les besoins métaboliques divergents associés à ces souches de G. mosseae. Selon cette prémisse nous concluons que leur production n'est pas subordonnée aux besoins métaboliques des souches fongiques. La constance de l'augmentation ou la réduction du patron de ces flavonoïdes pourraient bien être le résultat du rôle de flanovoïdes impliqués pour des mécanismes de signalisations qui accompagnent nécessairement l'établissement de la symbiose MA.