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Analyse génétique de la tolérance au cadmium dans l'espèce Arabidopsis halleri: contribution du CAX1Résumé de la thèseDans les milieux contaminés par les excès en éléments traces métalliques, de rares plantes peuvent accumuler ces éléments a de très fortes concentrations sans symptômes de toxicité. Parmi elles, Arabidopsis halleri, proche parente d' A. thaliana, hyperaccumule le Zn et le Cd. C’est une espèce modèle pour étudier l'homéostasie métallique et l'adaptation aux environnements extrêmes. Alors qu’un ensemble de mécanismes moléculaires permettent d’expliquer l’hyperaccumulation de Zn, la compréhension de la tolérance et de l’accumulation du Cd est bien moins connue. Une analyse de liaison génétique dans A. halleri a permis d'identifier un locus de caractère quantitatif (QTL) majeur co-localisant avec HMA4 et deux autres QTL. HMA4 codant pour une pompe a métaux, impliquée dans la translocation du Cd des racines a la partie aérienne et dans la distribution de ce métal dans les feuilles, a pu être validé par ARN interférence.L'objectif de ce projet est de contribuer a la compréhension de la tolérance au Cd dans A. halleri en identifiant de nouveaux déterminants génétiques.Par cartographie fine, CAX1, codant pour un antiport calcium/proton, a été identifié comme gène candidat pour le second QTL majeur impliqué dans la tolérance au Cd dans A. halleri.Les analyses d’expression de CAX1 dans trois espèces d’Arabidopsis, tolérantes ou sensibles au Cd, et dans la descendance de croisements entre A. halleri et l’espèce sensible A. lyrata, l’étude d’un mutant «knock-out» dans Arabidopsis et des analyses biochimiques ont confirmé l’implication de CAX1 dans la tolérance au cadmium. En séquestrant le calcium dans la vacuole, CAX1 participe a limiter l’accumulation des espèces réactives de l’oxygène (ROS) induite par un excès de Cd et a limiter la toxicité du Cd. Ce rôle est observable lorsque les plantes sont cultivées a basse concentration de calcium. A plus hautes concentrations de calcium, l’expression de CAX1 est induite dans les trois espèces étudiées et ne présente plus de difference entre A. halleri et A. lyrata. En accord avec ce résultat, la detection du locus de caractère quantitatif co-localisant avec CAX1 disparaît lorsque la concentration de calcium augmente dans le milieu. Néanmoins, le rôle de CAX1 dans la tolérance aux stress oxydatifs est observable quelle que soit la concentration en calcium utilisée.L’ensemble des résultats soutiennent un rôle encore inexploré de CAX1 dans les plantes. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Disturbance can take various forms and are characteristic of any ecosystem including mangroves. When maintained within certain allowable limits, disturbances permits maintenance of a given stable state which is equivalent to resilience hence the ecological status is not compromised. Disturbances may disrupt the natural balance of processes within such ecosystems including changes in sediment budgets and salinity and tidal regimes. As such, it may trigger a series of responses in tree establishment and development. While such responses may be displayed in loss of stability of a forest and may culminate in irreversible degradation of the system, disturbances could also result in improved performance of physiological processes and consequently tree growth. It may equally lead to the development of adaptive mechanisms to counteract the resultant otherwise stressful effects. Sediment accretion is one of the important natural processes within the mangrove environment particularly in the face of relative sea level rise. In each case, sediment fluxes are gradual and while the trees thrive from the benefits of terrestrial sediment, the system ensures balance in elevation for possible sea level rise scenario. However, abrupt and/or rapid sediment input leading to partial burial of the trees may be detrimental to the trees development in the short term and the entire ecosystem in the long run. But how are ecophysiological processes affected before the mangroves trees die from partial sediment burial? What is the threshold below which normal tree functioning is ensured.The main objective of this study was to understand the impacts of disturbance on mangrove trees, as individuals and as an assemblage. Specifically the study targeted large sedimentation on selected ecophysiological processes (phenology, water transport), root development and general physiognomy and hence its impact on wood formation in mangroves. A survey was also done on the extent of wood exploitation and other human activities, in order to obtain background information on the environmental management in the area and hence to help create an integrated picture of the evolving mangrove ecosystem in the human-nature context.Main question: What is the significance of sedimentation in shaping the ecological status of mangrove forests? / Doctorat en Sciences / Author's maiden name: Judith Auma OKELLO / Due to a technical Di-Fusion bug it was not possible to input the correct date of the defense. The correct date is Thursday 30 June 2016. / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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L’étude des polysaccharides de Plantago notata Lagasca. (Plantaginaceae) et Urginea noctiflora Batt. et Trab (Liliaceae), deux plantes spontanées à caractère médicinal récoltées au Sahara Septentrional Est Algérien, a permis d’isoler plusieurs fractions polysaccharidiques hydro- et alcali-solubles. Les analyses de la composition globale de ces fractions ont montré que l’extrait des graines de P.notata est la fraction la plus riche en oses totaux (85,55 %). Cette étude a consisté essentiellement en à définir les conditions d’extraction des polysaccharides hydro solubles, à en identifier la structure, à en caractériser les propriétés physico-chimiques et à explorer les activités biologiques. Ce travail a conduit à l’identification d’un hétéroxylane de haute masse molaire (2,3 x 106 g/mol). Ce polysaccharide est constitué d’une chaîne principale de β-(1,3)-d-Xylp et β-(1,4)-d-Xylp substituée en positions O-2 et O-3 de β-(1,4)-d-Xylp par des chaines latérales et des monosaccharides terminales  comme α-l-Araf-(1,3)-β-d-Xylp, β-d-Xylp-(1,2)-β-d-Xylp, T-Xylp ou T-Araf. L’analyse physico-chimique de ce polysaccharide dans des régimes dilués et semi-dilués a montré que l’hétéroxylane présente un comportement rhéofluidifiant, ayant des propriétés de gel faible. La mise en œuvre de la digestibilité de cette hétéroxylane a conduit à l’obtention d’un polymère non digestible avec des propriétés prébiotiques. / The study of polysaccharides of Plantago notata Lagasca (Plantaginaceae) and Urginea noctiflora Batt. and Trab (Liliaceae), two spontaneous medicinal plants harvested from East Septentrional Algerian Sahara, allowed to isolate several hydro-and alkali-soluble polysaccharides fractions. Chemical composition analyses of these fractions showed that P.notata seeds extract was the fraction that have the highest neutral sugars composition (85.55%). In this study we have defined an extraction procedure to collect water-soluble polysaccharides and characterized their structure, prior to investigate their physico-chemical properties and biological activities. Structural analyses have revealed that P.notata polysaccharide is a heteroxylan with a backbone composed of β-(1,3)-d-Xylpand β-(1,4)-d-Xylp. The backbone might be highly branched, through O-2 and O-3 positions of β-(1,4)-d-Xylp by various side chains and terminal monosaccharides such as α-l-Araf-(1,3)-β-d-Xylp, β-d-Xylp-(1,2)-β-d-Xylp, T-Xylp or T-Araf. The physico-chemical analysis of this polysaccharide in dilute and semi- diluted regimes showed that this heteroxylan exhibited a molecular weight of 2.3 x 106 g/mol and a pseudoplastic behavior. The use of the digestibility of this heteroxylan has led to the production of a non-digestible polymer with prebiotic properties.

Les plantes ont longtemps été connues pour leur arsenal naturel, servant d'une source importante de substances nutritives et de composants thérapeutiques. Depuis il y a environ 600 000 ans, les hommes ont utilisé des plantes comme médicaments. Aujourd'hui, les médicaments issus des plantes sont largement présents dans le monde entier où environ 80 % de la population mondiale utilisent des plantes comme médicaments primaires. Cette valeur médicinale est principalement attribuée au fait que les plantes sont riches en composés phytochimiques bioactifs. Le Liban, en raison de son emplacement géographique et des caractéristiques environnementales importantes, est doté d'une flore riche. Des centaines de plantes libanaises ont été définies en termes de composition chimique et de valeur médicinale. Dans cette étude, nous avons caractérisé le contenu phytochimique de deux espèce de plantes libanaises, Crataegus azarolus L et Ephedra campylopoda. Des feuilles fraîches tirées de chaque espèce de plante, ont été dissoutes dans trois solvants différents : eau, éthanol et méthanol. La composition phytochimique des extraits a été examinée en utilisant la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et le contenu d'huile essentielle a été déterminé par la chromatographie gazeuse (GC) couplée avec la spectrométrie de masse (MS). Le radical DPPH a été utilisé pour évaluer le potentiel antioxydant. Le potentiel anti-inflammatoire a été évalué en mesurant les quantités sécrétées de la prostaglandine E2 (PGE2) en utilisant la technique ELISA, aussi bien qu'en déterminant les niveaux d’expression d’ARNm de cytokines pro-inflammatoires (IL-, IL-ß et IL-6), de chimiokines (CCL3 et CCL4) et de COX-2 et iNOS par RT-PCR quantitative (qRT-PCR). Un essai de viabilité cellulaire par le test XTT a été effectué pour déterminer l'effet antiprolifératif de chaque extrait. Nous avons observé un contenu phytochimique important à partir des extraits alcooliques. En parallèle, nous avons mis en évidence des activités biologiques significatives avec ces extraits alcooliques exerçant in vitro des effets antioxydants, anti-inflammatoires et antiprolifératifs.En résumé, nos observations suggèrent un potentiel prometteur pour Crataegus azarolus L et Ephedra campylopoda pour le traitement de maladies associées au stress oxydatif, à un processus inflammatoire ou à une prolifération cellulaire non contrôlée. Cependant, in vivo, la caractérisation de ces effets est indispensable. / Plants have long been known for their natural arsenal, serving as an important source of nutrients and therapeutic components. Since about 600,000 years ago, humans used plants as medicines. Plant medicines correspond to the preparations issued from those plants. Today, plant medicines are widely worldwide where about 80% of the world's population uses herbs as primary medicines. This medicinal value is mainly attributed to the fact that plants are rich inbioactive phytochemicals. Lebanon, due to its geographical location and important environmental characteristics, is endowed with a rich flora. Hundreds of Lebanese plants have been defined in terms of their chemical composition and medicinal value where many other species are yet to be characterized.In this study, we aimed at characterizing the phytochemical content and therapeutic value of two Lebanese plant species, Crataegus azarolus L and Ephedra campylopoda. Fresh leaves, derived from each plant species, were dissolved in three different solvents distilled water, ethanol, and methanol. The phytochemical composition of different extracts issued from the two plant species was examined using high performance liquid chromatography (HPLC) and the essential oil content was determined by gas chromatography (GC) coupled with mass spectrometry (MS). DPPH radical scavenging and Fe2+ chelating activity assays were used to assess the antioxidant potential. Anti-inflammatory potential was evaluated by measuring the secreted amounts of the pro-inflammatory mediator PGE2 using ELISA technique, as well as by assaying the mRNA levels of the pro-inflammatory cytokines (IL-α, IL-β and IL-6), chemokines (CCL3 and CCL4) and inflammation-sensitive COX-2 and iNOS using quantitative RT-PCR (qRT-PCR). XTT viability assay was carried out to determine the anti-proliferative effect of each extract. For both plant species, we observed an important phytochemical content with thealcoholic (methanol and ethanol) extracts being more rich in bioactive molecules. In parallel, the two plant species exhibited significant biological activities with the alcoholic extracts exerting important, in vitro, antioxidant, anti-inflammatory and anti-proliferative effects.Collectively, our observations suggest a promising potential for Crataegus azarolus L and Ephedra campylopoda during treatment of diseases associated with oxidative stress, aberrant inflammatory responses or uncontrolled cell proliferation. However, further in vivo characterization of these effects is indispensable.

Le genre de plantes carnivores à Nepenthes comporte au moins 120 espèces, réparties dans le sud est asiatique avec les iles de Bornéo et de Sumatra comme centres d'endémisme et de diversité. Ce sont des lianes, dont les feuilles modifiées en urnes comportent un faisceau d'adaptations physicochimiques et morphologiques qui concourent à l'attraction, la capture et la digestion d'arthropodes. La très grande diversité morphologique du genre est couplé e à une diversité fonctionnelle : les mécanismes de rétention sont variables d'une espèce à l'autre. A côté de cette diversité interspécifique, certaines espèces voient la morphologie et le fonctionnement de leurs urnes se modifier au cours de leur ontogénie. Cette thèse fait le lien entre les mécanismes du piégeage et l'écologie de quelques espèces et l'histoire évolutive et de la diversification du genre. / The carnivorous genus encompasses at least 120 species mainly distributed in SE Asia with Borneo and Sumatra recognized as endemism and diversity centers. They are vines whose leaves modified as pitchers exhibit an array of morphological and physicochemical adaptations that compete to the attraction, the capture and the digestion of arthropods. Besides the great morphological diversity the genus comprises a functional diversity exists: retentive mechanisms vary between species and in some species pitcher morphologies and functioning can also change throughout ontogeny. This thesis attempts to describe the trapping mechanisms and the ecology of some species to the evolutionary history of the diversification of the genus.

La transition Crétacé inférieur-Crétacé supérieur (environ 100 millions d'années) marque une période cruciale pour l'évolution de certaines plantes à graines. Elle correspond à la rapide radiation des plantes à fleurs et à la réorganisation écologique des Angiospermes et des conifères. Cependant, notre connaissance des plantes à graines durant le Crétacé moyen et en Laurasie reste encore très partielle. Pendant la dernière décennie, la microtomographie synchrotron s'est avérée une technique d'imagerie très performante pour l'étude les structures internes de divers fossiles. Jusqu'à maintenant, les applications de cette technique n'ont été que très limitées en paléobotanique. C'est dans ce contexte que cette thèse s'est intéressée : (1) au développement de nouvelles approches d'imagerie par tomographie, utiles en paléobotanique, et sur différents types de préservation ; (2) à l'utilisation de ces nouvelles approches pour compléter notre connaissance de la morpho-anatomie, la systématique, la diversité, et l'écologie des plantes à graines laurasiatiques du Crétacé moyen. Ainsi, un peu plus d'une centaine de spécimens (e.g. inflorescences, fleurs, fruits, et grains de pollen d'Angiospermes ; cônes and axes feuillés de conifères) provenant de gisements paléontologiques français ont été étudiés par tomographie synchrotron. Pour la première fois, de nombreuses fleurs très diversifiées sont décrites dans les dépôts cénomaniens de Charente-Maritime et du Gard (Ouest et Sud-Est de la France). Dans certains cas, toutes les unités florales du périanthe, de l'androcée, et du gynécée sont préservées. Un nouveau protocole combinant microtomographie par contraste de phase de propagation et nano-holotomographie a été développé pour étudier des petits spécimens isolés tels que des fleurs préservées sous forme de fusain ou de lignite (taille de voxel proche de 50 nm). Les données tomographiques permettent de les décrire de la morphologie générale à la paroi des grains de pollen, in situ, dans les étamines. Ces fleurs sont majoritairement attribuées à des Lauraceae et des Platanaceae. De plus, des nodules siliceux, opaques, denses, et contenant des inclusions végétales sont ici signalés dans les dépôts cénomaniens de Charente-Maritime. Ils contiennent d'abondants restes de conifères. Ils sont préservés sous forme de perminéralisation siliceuse et en trois dimensions. Ce travail propose un protocole tomographique multi-échelles, haute résolution et haute énergie, utile à l'étude d'inclusions végétales contenues à l'intérieur de nodules rocheux de grande dimension. Le conifère Glenrosa est décrit pour la première fois, de la morphologie générale des structures végétatives et reproductives à l'histologie. Ce travail soutient que pendant le Cénomanien, les environnements les plus ouverts sur la mer étaient dominés par les conifères alors que les milieux littoraux plus internes et protégés montraient quant à eux des flores à dominante angiospermienne. / The Lower Cretaceous-Upper Cretaceous transition (about 100 million years ago) stands as a crucial period for the evolution of some seed plants. It consists of the brutal radiation of flowering plants and an ecological reorganisation of Angiosperms and conifers. However, our knowledge of mid-Cretaceous Laurasian seed plants remains partial. During the last decade, synchrotron microtomography has successfully been employed for non-destructively imaging inner structures of various types of fossil remains. To date, the applications of this technique in palaeobotany are still limited. This thesis focuses on: (1) developing new tomographic imaging approaches at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble, France), relevant to palaeobotany, and especially for investigating various kinds of plant preservations; (2) applying these approaches to improve our knowledge about the morpho-anatomy, the systematics, the diversity, and the ecology of Laurasian seed plants during the mid-Cretaceous. Hundreds of unique or rare mid-Cretaceous fossil plant specimens (e.g. inflorescences, flowers, fruits, and pollen grains of Angiosperms; cones and leafy axes of conifers) from French Cretaceous deposits were imaged and investigated using several new synchrotron tomographic protocols. For the first time, abundant and diverse fossil flowers are described from the Cenomanian deposits of Charente-Maritime and Gard (western and southeastern France, respectively). In some cases, all floral units of the perianth, the androecium, and the gynoecium are preserved. A new tomographic approach combining propagation phase contrast X-ray microtomography and nano-holotomography was developed to image those small and isolated plant specimens such as charcoalified/lignitized fossil flowers (up to 50 nm of voxel size). This allows the description of fossil flowers, from their gross morphology to the micromorphology of the exine of in situ pollen grains inside stamens. They are mainly and unambiguously ascribed to Lauraceae and Platanaceae. In addition, large, opaque and dense silica-rich flint nodules containing plant inclusions are reported from the Cenomanian deposits of Charente-Maritime. They contain abundant hidden conifer. These Cenomanian conifers are exceptionally well-preserved in three dimensions and consist of siliceous permineralisation. We propose a multiscale, high resolution and high energy tomographic protocol useful for the study of plant inclusions contained inside large rocky nodules. We study the partially unexplored extinct conifer Glenrosa, from the gross morphology to the histology of its vegetative and reproductive structures. This work supports that during the Cenomanian and in coastal areas, on the one hand, palaeoenvironments which were highly influenced by marine inputs were probably dominated by conifers. On the other hand, innermost and protected palaeoenvironments showed Angiosperm-dominated floras.

Les histones désacétylases de type 2 (HD2) ont été caractérisées chez le tabac comme étant des régulateurs négatifs de la mort cellulaire associée à la réponse hypersensible induite par la cryptogéine, un éliciteur protéique.Les principaux objectifs de cette thèse sont d’accroître nos connaissances générales sur les HD2 et de caractériser leur rôle dans la voie de signalisation induite par la cryptogéine.Nous nous sommes tout d’abord intéressé à l’évolution des HD2 au sein des Viridiplantae et nous avons défini deux groupes de HD2. Nous nous sommes ensuite focalisés sur l’évolution des HD2 dans le genre Nicotiana. Nous avons identifié chez le tabac six gènes codant sept isoformes de HD2. Les quatre isoformes de HD2 de Gr1 seraient redondants fonctionnellement.Pour mieux comprendre le mode d’action des HD2 à l’échelle moléculaire et étant donné que nous n’avons pas pu détecter d’activité enzymatique chez les HD2, nous avons tenté d’identifier les gènes cibles et les partenaires protéiques potentiels des HD2.Des expériences de puces à ADN nous ont permis d’identifier des gènes régulés par la cryptogéine de manière HD2 dépendante, parmi lesquels ERF3 qui pourrait constituer un gène majeur impliqué dans l’initiation de la mort cellulaire.Des expériences de co-immunopurification combinées à des analyses par spectrométrie de masse nous ont permis d’identifier des partenaires protéiques des HD2 dont l’histone H4.De manière générale, les résultats obtenus au cours de cette thèse soulèvent la question de savoir si les HD2 possèdent une activité HDAC intrinsèque et nous ont permis de mieux comprendre le rôle des HD2 dans la signalisation nucléaire induite par la cryptogéine. / Type 2 histone deacetylases (HD2s) have been characterized in Nicotiana tabacum as negative regulators of hypersensitive response (HR)-associated cell death induced by cryptogein, a proteinaceous elicitor secreted by Phytophthora cryptogea.The main objectives of this thesis are to increase our general knowledge about HD2s and to characterize their role in the signaling pathway induced by cryptogein.We first examined the evolution of HD2s in green plants and defined two groups of HD2s. We then focused on the evolution of HD2s in the genus Nicotiana. Six genes coding seven isoforms of HD2s were identified in N. tabacum. The four Gr1 HD2 isoforms are functionally redundant in the response to salt stress.To better understand the mode of action of HD2s at the molecular level, and since we – as well as other research groups – were unable to detect any enzymatic activity from HD2s, we tried to identify target genes and potential protein partners of HD2s.Microarray experiments allowed us to identify genes that are regulated by cryptogein in a HD2-dependant fashion. Among these genes, ERF3, coding an ethylene-responsive factor, could be a major gene involved in the initiation of HR-associated cell death.Co-immunopurification experiments combined with mass spectrometry analyses permitted us to identify protein partners of HD2s such as histone H4.Globally, the results obtained during this thesis call into question whether HD2s do have an HDAC activity themselves, or are associated into complexes containing HDACs from the RDP3/HDA1 family. These results also permitted us to better understand the role of HD2s in the nuclear signaling pathway induced by cryptogein in tobacco.

Avec l’explosion de la quantité de données biologiques disponible, développer de nouvelles méthodes de traitements efficaces est une problématique majeure en bioinformatique. De nombreuses structures biologiques sont modélisées par des structures arborescentes telles que les structures secondaires d’ARN et l’architecture des plantes. Ces structures contiennent des motifs répétés au sein même de leur structure mais également d’une structure à l’autre. Nous proposons d’exploiter cette propriété fondamentale afin d’améliorer le stockage et le traitement de tels objets.En nous inspirant du principe de filtres sur les séquences, nous définissons dans cette thèse une méthode de filtrage sur les arborescences ordonnées permettant de rechercher efficacement dans une base de données un ensemble d’arborescences ordonnées proches d’une arborescence requête. La méthode se base sur un découpage de l’arborescence en graines et sur une recherche de graines communes entre les structures. Nous définissons et résolvons le problème de chainage maximum sur des arborescences. Nous proposons dans le cas des structures secondaires d’ARN une définition de graines (l−d) centrées.Dans un second temps, en nous basant sur des techniques d’instanciations utilisées, par exemple, en infographie et sur la connaissance des propriétés de redondances au sein des structures biologiques, nous présentons une méthode de compression permettant de réduire l’espace mémoire nécessaire pour le stockage d’arborescences non-ordonnées. Après une détermination des redondances nous utilisons une structure de données plus compacte pour représenter notamment l’architecture de la plante, celle-ci pouvant contenir des informations topologiques mais également géométriques. / The explosion of available biological data urges the need for bioinformatics methods. Manybiological structures are modeled by tree structures such as RNA secondary structure and plantsarchitecture. These structures contain repeating units within their structure, but also betweendifferent structures. We propose to exploit this fundamental property to improve storage andtreatment of such objects.Following the principle of sequence filtering, we define a filtering method on ordered treesto efficiently retrieve in a database a set of ordered trees close from a query. The method isbased on a decomposition of the tree into seeds and the detection of shared seeds between thesestructures. We define and solve the maximum chaining problem on trees. We propose for RNAsecondary structure applications a definition of (l−d) centered seed.Based on instantiation techniques used for instance in computer graphics and the repetitivenessof biological structures, we present a compression method which reduces the memoryspace required for plant architecture storage. A more compact data structure is used in order torepresent plant architecture. The construction of this data structure require the identification ofinternal redundancies and taking into account both topological and geometrical informations.