L’objectif de cette maîtrise est de développer une matrice alimentaire sans gluten par l’incorporation des protéines de canola (PC) dans une farine de riz blanc afin d’offrir aux personnes intolérantes au gluten un produit de bonne qualité d’un point de vue organoleptique (volume massique, structure alvéolaire et couleur) et de valeur nutritionnelle. La matrice sélectionnée est du pain à base de farine de riz blanc. Cinq formulations ont été testées dans la première partie de ce travail : témoin-1 (blé tendre), témoin-2 (100% riz), pain de riz +3% PC, pain de riz + 6% PC, pain de riz + 9% PC. Les produits obtenus ont été caractérisés à toutes les étapes de fabrication en utilisant différentes techniques : poussée volumique, variation thermique au cours des étuvages et de la cuisson, pH (acidité), perte d’eau, volume massique, analyse colorimétrique, dosage des protéines et analyse du profil de la texture. Dans la deuxième partie, deux variables indépendantes ont été additionnées; soit shortening (1, 2, 3%) et gomme de xanthane (0.5, 1, 1.5%), dans le but d’améliorer le volume massique de la meilleure formulation obtenue dans l’étape précédente. Ensuite, des essais de correction ont été attribués aux produits obtenus par l’introduction du bicarbonate de sodium (0.5, 1, 1.5%) et d’huile de canola à la place du shortening (1, 2, 3%). Les tests de panification ont donné différents volumes massiques et structures alvéolaires qui étaient jugés de qualité inférieure à celle du témoin-1 (2.518 mL/g), mais largement supérieure à celle du témoin-2 (1.417 mL/g). Le meilleur volume massique obtenu est de 1.777 mL/g, correspondant à celui du pain obtenu par la combinaison 6%PC+0.5%GH+B 1.5%+ H3%. Finalement, les résultats de ce projet ont montré l’impact positif de l’incorporation des protéines de canola dans un pain sans gluten à base de farine de riz blanc. Ce travail constitue une contribution à la possibilité de substituer le gluten par d’autres protéines ayant de bonnes propriétés techno-fonctionnelles, en particulier la capacité à donner du volume au produit final. / This study aimed at developing a gluten-free food matrix by incorporating canola proteins in white rice flour bread formulation. This matrix offers to persons intolerant to gluten a product with good quality such as including enhanced mass volume, honeycomb structure, attractive color, and good nutritional value. In the first step, we tested five formulations, namely control-1 (100% wheat flour), control-2 (100% rice flour), rice flour + 3% PC, rice flour + 6% PC and rice flour + 9% PC. At each single manufacturing step, the initial and final products have been characterized using different techniques including volume expansion, temperature profile during fermentation and cooking, pH (acidity), water loss, mass volume, colorimetric analysis, total protein content, and texture profile analysis. At the second step, two independent variables were added: shortening (1, 2, 3%) and xanthan gum (0.5, 1, 1.5%) in order to improve the mass volume of the loaf obtained by the best formulation among the five tested in the first step. Thereafter, correction attempts have been made to the obtained products by adding sodium bicarbonate (0.5, 1 and 1.5%) and canola oil instead of shortening (1, 2, 3%). Bread making tests showed different mass volumes and honeycomb structures of lower quality compared to those of control-1 bread (2.518 mL/g), but significantly higher than those of control-2 (1.417 mL / g). The highest mass volume of 1.777 mL/g was obtained with the following bread formulation: 6% 0.5% PC + GH + B + 1.5% H3%. In summary, this project demonstrated the positive impact of canola proteins incorporation into white rice flour-based gluten-free bread. These results contribute to the progress of current research focusing on substituting gluten by other proteins having good technofunctional properties.

L’extraction des cires végétales est fréquemment réalisée en utilisant des solvants tels que l’hexane, le cyclohexane, le méthanol, etc. Ces solvants sont très efficaces pour dissoudre les lipides. Cependant, ils sont aussi inflammables, très volatils et toxiques. Récemment, des recherches ont montré que les fluides cryogéniques peuvent aussi servir à cette fin. Par exemple, l’immersion cyclique des fruits entiers dans l’azote liquide (bleuet, argousier, raisin vert) a permis de diminuer les cires cuticulaires jusqu’à 50%. Le but de ce travail est donc d’étudier l’immersion dans l’azote liquide comme méthode ‘verte’ pour extraire la cire des grains. Du sorgho, du blé et du riz brun ont été immergés dans l’azote liquide en 1 à 3 cycles à différentes durées. L’impact du temps de repos entre les cycles (1-5 minutes à température ambiante) sur le rendement d'extraction a aussi été analysé. La performance d’extraction a été comparée à celle par le n-hexane avec la méthode reflux. La microscopie électronique à balayage (SEM) a permis de visualiser l'effet de l'immersion dans l'azote liquide et dans l’hexane sur la surface des grains. La chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC-MS) et à un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) a été utilisée pour la détermination de la composition chimique des extraits obtenus par les deux méthodes. Les résultats ont montré que le rendement d’extraction le plus élevé était de 0.026% (g pds cire/100g pds grain) (riz-11minutes d'extraction), 0.032% (sorgho-4 minutes) et 0.025% (blé-13 minutes). En comparaison, le rendement des cires extraites par le n-hexane (70oC) a été de 0.196% (riz-60 minutes d'extraction), 0.298% (sorgho-45 minutes) et 0.126% (blé-30 minutes). Pour le blé et le riz, une augmentation significative du rendement a été observée pour des temps de repos entre 3 et 5 minutes entre les cycles par rapport à celui de 1 minute. Les résultats de GC-MS et GC-FID nous ont confirmé que de la cire a bien été extraire par l’azote liquide et le n-hexane, dont la composition est similaire dans les deux cas. Ces résultats montrent que la méthode d’extraction par l'azote liquide est réalisable malgré son rendement plus faible que celle par l'n-hexane mais avec un temps d’extraction plus court. L’azote liquide n’est pas toxique et c’est un solvant « vert » qui peut être éliminé du produit très facilement par simple évaporation, sans laisser aucune trace problématique. L'utilisation de l'azote liquide comme solvant d'extraction s'avère une méthode prometteuse pour la séparation des composés cireux des grains. La qualité des céréales traitées par l’azote liquide demeure inchangée donc elle pourra être considérée comme une étape secondaire dans le processus de polissage. / Wax extraction from plants is conventionally carried out by using organic solvents such as n-hexane, cyclohexane and methanol. Although, those solvents are very effective in dissolving lipids, they are flammable, toxic and highly volatile. Recent studies show that cryogenic fluids could also be used for wax extraction. For instance, cyclic immersion of whole fruits (blueberry, seabuckthorn, grapes) in liquid nitrogen has significantly reduced cuticular waxes up to 50%. So, the main aim of this work is to use liquid nitrogen as a “green method” to extract waxes from cereals. Several approaches were used to evaluate the extraction method by liquid nitrogen. Sorghum, wheat and brown rice were treated in liquid nitrogen in 1 to 3 cycles with different time intervals. The impact of rest time between cycles (1-5 minutes at room temperature) on the extraction yield was also reported by weighing waxes. The extraction efficiency of the method was compared to that of n-hexane which was referred as the control one. The surface of the grains treated by liquid nitrogen and n-hexane was visualized by the scanning electron microscopy (SEM). Finally, the gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) and flame ionization detector (GC –FID) was used to determine the composition in the extracts resulted from the two methods. Our results showed that the highest extraction efficiency was 0.026% (g cire/100g grain) (rice - 11 extraction minutes), 0.032% (Sorghum - 4 minutes) and 0.025% (wheat -13 minutes). Compared to the extraction by n-hexane method, its efficiency was 0.196% (rice – 60 extraction minutes), 0.298% (sorghum - 45 minutes) and 0.126% (wheat - 30 minutes). For wheat and rice, a significant increase in yield between 3 and 5 rest minutes with respect to the one of 1 minute was observed. The results of GC-MS and GC –FID confirmed that the waxes were extracted out of the grains by both liquid nitrogen and n- hexane. The wax composition of the extract is similar in both cases. These results conclude that the wax extraction method by liquid nitrogen is feasible despite it extracts waxes less than that of n-hexane, but the method benefits for the shorter extraction time. Liquid nitrogen is not toxic and is a "green" solvent which can be easily removed from the products by spontaneously simple evaporation leading no leftover residues. Therefore, using liquid nitrogen as the extraction solvent might be a promising way for separating waxes from waxy grains. The quality of grain processed by liquid nitrogen remains unchanged, thus it may be considered a sub-step in the milling process.

Notre étude avait pour objectifs d'évaluer les effets de la technique d'étuvage traditionnelle pratiquée en Guinée et ceux des huiles essentielles extraites des feuilles d'Ocimum basilicum L. (Ob), d'Ocimum gratissimum L. (Og) et de Cymbopogon citratus Stapf (Cc) sur deux ravageurs importants (Sitophilus oryzae L. et Tribolium castaneum Herbst) fréquemment rencontrés ensembles dans les stocks de riz des régions chaudes et humides d'Afrique. Nos hypothèses de recherche s'appuyaient sur le fait que ces techniques pourraient empêcher le développement de ces ravageurs dans le système de stockage. Pour vérification des hypothèses, nous avons mesuré, dans cinq milieux alimentaires, la survie, le nombre de trous de ponte et le nombre d'adultes émergés survivants en fonction du temps dans le cas de l'étuvage. Les milieux alimentaires ont été préparés en collaboration avec la population paysanne. Dans le cas des huiles essentielles, les évaluations ont été effectuées sous la forme de poudre d'argile aromatisée appliquée dans les milieux alimentaires, sous la forme d'huile pure par fumigation pendant 6 jours et l'application des huiles à différentes concentrations dans les milieux alimentaires. L'extraction des huiles essentielles a été effectuée par entraînement à la vapeur d'eau à partir des feuilles des trois plantes et le meilleur rendement moyen a été obtenu avec les feuilles d'Og. La poudre d'argile a été choisie parmi trois types, dont deux à l'état naturel (argiles rouge et blanche) et une purifiée. Ces trois argiles ont été soumises à des mesures de la conductivité, du pH et de la diffraction des rayons X pour l'identification des éléments minéraux. L'argile blanche naturelle a été retenue à cause de la stabilité de sa conductivité et de son pH d'une part et d'autre part, à cause de la grande quantité de smectite, support d'adsorption pour les molécules d'intérêt agronomique qu'elle contient et de son abondance dans le pays. Dans le cas de la technique traditionnelle d'étuvage deux expériences ont été réalisées pour contrôler la survie et la dynamique des populations des insectes ravageurs dans les différents milieux alimentaires. Pour la première expérience, les milieux ont été infestés seulement par S. oryzae. Les deux ravageurs (S. oryzae et T. castaneum) ont été associés pour la deuxième expérience. Les résultats ont mis en évidence l'effet de l'étuvage sur la survie, sur la ponte et sur l'émergence des adultes de S. oryzae sur une période d'au moins trois mois. Le nombre d'adultes survivants et le nombre de trous de ponte étaient significativement réduits dans les riz étuvés que dans les autres milieux alimentaires pour les deux expériences. Le dénombrement mensuel des adultes survivants a montré également une réduction significative des adultes dans les riz étuvés. Avec T castaneum, l'effet de l'étuvage a été marqué par un ralentissement du cycle de développement des larves qui sont restées tout le • temps de l'expérience au premier stade. Pour ce qui concerne l'évaluation des poudres d'argile aromatisées avec les huiles essentielles, deux expériences ont été aussi réalisées. Pour la première expérience, les milieux alimentaires ont été d'abord infestés par les insectes puis conservés pendant 15 jours avant l'ajout des poudres aromatisées. Pour la seconde expérience, les milieux alimentaires ont été mélangés aux poudres puis, infestés immédiatement par les insectes. Les résultats ont montré des effets insecticides variant en fonction des milieux alimentaires, des expériences, de la nature des huiles essentielles et les espèces d'insectes. Pour l'expérience 1, les poudres d'Og et d'Ob ont réduit significativement le nombre d'adultes de S. oryzae dans les milieux. Les nombres moyens d'adultes (82,93) et (97,66) obtenus après trois mois étaient les plus petits nombres significatifs par rapport à celui du témoin riz avec argile (123,2) et celui de Cc (118,16) non différents puis, de celui du riz seul (154,73) différent des deux derniers. Quant à l'expérience 2, toutes les trois huiles avaient réduit considérablement le nombre d'adultes émergés. Les nombres moyens étaient 7,26 pour Cc, 5,03 pour Ob et 2,13 pour Og dans le milieu RNEB. Dans le cas des milieux RNEP, REB, les huiles ont inhibé totalement la survie et la prolifération de S. oryzae. Ceci met en évidence dans les deux expériences, l'effet combiné de l'argile et des huiles essentielles. Des fluctuations observées avec les paddy pourraient être attribuées soit à l'effet des huiles essentielles soit à la capacité des insectes de se cacher dans les grains ce qui rendait leur dénombrement difficile. Un ralentissement du cycle de développement a été constaté chez T. castaneum sous l'effet des poudres avec la présence d'un grand nombre de larves de premier stade également. S. oryzae a été plus sensible aux poudres aromatisées que T. castaneum et la méthode utilisée pour l'expérience 2 a été la plus efficace. Avec la fumigation, deux expériences ont été aussi réalisées. La première a porté sur les volumes de 10 à 100 µl et la deuxième, de 2 à 100 µl. Les huiles ont montré des activités insecticides en fonction de leur nature, des volumes utilisées et du temps d'exposition. Les huiles d'Ob et de Og, avaient peu d'effet durant les 3 premiers jours d'exposition pour les volumes de 2 à 80 µl. C'est à partir du jour 4 que les effets étaient manifestes. Les CL50 et CL90 obtenues pour l'huile d'Ob, du jour 4 au jour 6 variaient respectivement de 71,42 à 5,93 µl/insecte pour S. oryzae. Avec Og, elles variaient de 26,58 à 7,59 µl/insecte pour S. oryzae et de 35,11 à 8,73 µl/insecte pour T. castaneum, S. oryzae a été plus sensible aux effets d'Ob et d'Og alors que l'huile de Cc n'a pas manifesté d'effet insecticide. L'huile d'Og pourrait ainsi être retenue comme la plus toxique à cause de ses effets sur les deux ravageurs et des faibles valeurs de CL50 et de CL90 obtenues. Enfin, les huiles essentielles ont été appliquées directement dans les milieux alimentaires en deux expériences. La première expérience concernait l'évaluation des effets des volumes de 1 à 5 µl et la deuxième ceux des volumes de 10 à 50 µl. Les résultats de l'expérience 1 ont montré une diminution graduelle du nombre d'adultes survivants de S. oryzae en fonction des volumes, des milieux ainsi qu'une réduction de leur survie dans les riz étuvés. Ceci indique les effets de l'étuvage et des huiles essentielles. L'huile de Cc a été moins active par rapport aux autres huiles. Les résultats similaires ont été observés chez T. castaneum. Dans le cas de l'expérience 2, aucun adulte survivant n'a été dénombré sauf dans les milieux témoins. Ceci met en évidence l'efficacité des trois huiles dans les grains dans le contexte de ces deux expériences. En général, les hypothèses ont été toutes confirmées. Nos travaux ont permis d'obtenir de nouvelles informations dans des domaines ayant peu de publications scientifiques et permettraient de valider les techniques traditionnelles étudiées comme outil de lutte écologiquement et économiquement viables pour la protection des denrées en post-récolte particulièrement le riz. Elles pourraient éventuellement servir de bases pour la sensibilisation des populations paysannes. La technique traditionnelle d'étuvage et l'utilisation des huiles essentielles pourraient conduire à l'amélioration de la sécurité alimentaire dans les pays en développement. Le défi est de répandre cette approche traditionnelle et durable parmi les paysans. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Riz étuvé, Sitophilus oryzae, Tribolium castaneum, Biopesticide, Huile essentielle, Ocimum basilicum, Ocimum gratissimum, Cymbopogon citratus, Argile, Fumigation.

La pyriculariose, maladie causée par le champignon phytopathogène Magnaporthe oryzae, affecte gravement le riz qui constitue l'aliment de base de plus de la moitié de la population mondiale. La connaissance des mécanismes de résistance est nécessaire pour guider la sélection variétale. Au cours de ce travail, une synthèse de la littérature a permis de recenser plus de 60 gènes régulateurs du riz impliqués dans la résistance du riz à différents agents pathogènes. Nous avons complété ces données en étudiant le rôle in planta de huit de ces régulateurs. Un rôle central du facteur de transcription OsWRKY28 a pu être établi et le rôle du récepteur CEBiP a été démontré. Ce travail a aussi exploré l'éventuelle implication d'une nouvelle famille de récepteurs, les Wall-Associated Kinases (WAK) dans la résistance chez le riz. Ce travail montre l'implication des WAK dans la résistance à M. oryzae. Alors que la transcription de la plupart de ces gènes est induite au cours de l'infection, celle du gène WAK112d est réprimée. La régulation transcriptionnelle précoce observée pour certains gènes WAK est déclenchée par la chitine et sous contrôle partiel du récepteur CEBiP et d'OsWRKY28. L'étude de mutants d'insertion et de lignées de surexpression a permis de montrer le rôle positif de trois gènes WAK et le rôle négatif du gène WAK112d dans la résistance. Des approches biochimiques seront nécessaires pour comprendre le mode de fonctionnement de ces récepteurs et pour les relier aux autres systèmes de défense connus. / Rice blast disease, caused by the fungus Magnaporthe oryzae, is one of the most serious diseases on rice which is the staple food of more than the half of the world population. Improving our knowledge of resistance mechanisms is necessary to guide breeding programs. In this study, we reviewed over 60 rice gene regulators involved in resistance against various pathogens. We completed these data by analyzing the role of eight of these regulators. A pivotal role for the transcription factor OsWRKY28 has been established and the role of the CEBiP receptor in planta has been demonstrated. This work also shows the implication of some WAKs in rice blast resistance. Whereas the transcription of most of these genes is induced, transcription of the OsWAK112d gene is repressed upon infection. The early transcriptional regulation observed for some OsWAK genes is triggered by chitin and partially under CEBiP and OsWRKY28 regulation. Analysis of insertion mu tants and over-expressor lines revealed a positive role for three OsWAK genes and a negative role for OsWAK112d gene in rice blast resistance. Biochemical studies will be essential to understand how these receptors work and to connect them to other known defense systems.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le pouvoir pathogène des microorganismes repose sur leur capacité à manipuler des processus cellulaires de l'hôte à l'aide de protéines sécrétées dans le tissu végétal : les effecteurs. En plus de leur rôle primordial dans le pouvoir pathogène, les effecteurs sont centraux pour la résistance des plantes. La reconnaissance de certains d'entre eux par des récepteurs du système immunitaire végétal, nommées protéines de résistance (R), déclenche la résistance de la plante. Cette thèse a permis la caractérisation moléculaire d'AVR-CO39, un effecteur du champignon pathogène du riz Magnaporthe oryzae. Nous montrons qu'AVR-CO39 est transloqué dans le cytoplasme des cellules infectées par un mécanisme indépendant de facteurs fongiques et est reconnu dans ce même compartiment par le produit du locus R nommé Pi-CO39. La surexpression d'AVR-CO39 dans des plantes transgéniques révèle que cet effecteur influence des processus développementaux et physiologiques du riz. Un crible double hybride dans la levure a permis d'identifier 9 protéines du riz potentiellement ciblées par AVR-CO39. Une d'elles, nommée RGA5, confère la résistance Pi-CO39 avec une seconde protéine R du riz appelée RGA4. Nos résultats indiquent que RGA4 induit l'activation de la défense tandis que RGA5 agit comme récepteur de protéines Avr. En effet, RGA5 interagit physiquement avec AVR-CO39 et AVR-Pia, un autre effecteur de M. oryzae, via un domaine C-terminal homologue à des protéines de liaison au cuivre. Cette thèse a donc permis l'identification d'un nouveau domaine de reconnaissance de protéines Avr et le développement d'un modèle mécanistique pour le fonctionnement de paires de protéines R chez les plantes. / Pathogenic microorganisms secrete numerous proteins during infection into the plant tissue to manipulate host cellular processes. These proteins are called effectors and are central to pathogenicity. Certain effectors are recognized by receptors of the plant immune system called resistance (R) proteins and this recognition triggers plant resistance. The objective of the thesis was the molecular characterization of AVR-CO39, an effector of the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. Localization studies indicate that AVR-CO39 is translocated into the cytoplasm of infected rice-cells by a mechanism independent of fungal factors and that it is recognized within this compartment by the product of the corresponding R locus Pi-CO39. Overexpression of AVR-CO39 in transgenic rice plants suggests that the effector influences plant physiology and development. Yeast two-hybrid screening identified 9 rice proteins potentially targeted by AVR-CO39. One of them, called RGA5, interacts with a second R protein, RGA4, to confer Pi-CO39 resistance. Our results suggest that RGA4 activates plant defense while RGA5 represses RGA4 function in the absence of effectors proteins and acts as an Avr receptor protein. Indeed, RGA5 physically interacts with AVR-CO39 and another M. oryzae effector named AVR-Pia through a previously undescribed C-terminal domain displaying homology to copper-binding proteins. Therefore, this work identified a new Avr recognition domain in R proteins and generated a new mechanistic model for the action of R protein pairs in plant resistance.

La vigueur initiale (accumulation de biomasse aérienne) est déterminante pour un rapide établissement de la culture et l'accès aux ressources, contribuant ainsi à un évitement du stress hydrique. Cette thèse vise à caractériser la diversité phénotypique chez le riz (Oriza Sativa.L) des traits constituant la vigueur initiale et sa plasticité sous stress hydrique. L'étude à démontrée que la vigueur initiale dépend de caractères relatifs aux forces de puits et à la demande en assimilats carbonés, tels que le taux de développement (DR), le tallage et la taille potentielle des feuilles. Une relation négative entre DR et la taille des feuilles a été observée et reliée à des différences d'utilisation des sucres par la plante au niveau des organes source et puits. En particulier des plantes à fort DR ont montré la tendance à stocker très peu d'amidon dans les feuilles source, inversement aux génotypes à grande feuilles. Sous stress hydrique des faibles tolérances à la sécheresse ont été liés à des réductions des activités des organes puits. Cette étude a montré l'existence d'une grande diversité génétique pour des trais liés à la tolérance au stress hydrique chez le riz. De plus des fortes réductions de croissance sous stress ont été observées pour les génotypes vigoureux. En effet de forts DR étaient aussi associés à une forte sensibilité du taux de transpiration foliaire (fermeture stomatique) et à une faible efficience d'utilisation de l'eau sous stress, de plus les génotypes à grandes feuilles ont montré un fort taux de sénescence foliaire. La diversité phénotypique observée dans le panel des riz Japonica est prometteuse pour des analyses génétiques d'association permettant l'amélioration de la tolérance au stress hydrique du riz ; cependant, les éventuelles limitations génétiques liées aux relations négatives observées entre vigueur initiale et tolérance au stress hydrique et donc, la facilité d'une co-sélection pour ces deux caractères complexes, devront être explorées. / Early vigour (ie.shoot biomass accumulation) is essential for rapid crop establishment, resource acquisition and can thus contribute to drought avoidance. This work aims at characterizing the diversity of component traits constituting early vigor and its plasticity under drought for rice (Oriza Sativa L.). This study demonstrated that sink dynamics: Developmental Rate (DR, inverse of phyllochron, in °C.d-1); tillering capacity and potential leaf size which together constitute incremental demand for assimilates are mayor drivers of early vigor. A tradeoff between DR and leaf size was explained by differences in carbon concentrations in source and sink leaves, in particular high DR genotypes stored low starch in source leaves compared to large leaf genotypes under well watered conditions. Low drought tolerance was related to a reduction in sink activity under drought. This study demonstrates that rice has a great genetic diversity in terms of drought tolerance. Under drought both high DR and large leaves vigorous genotypes had the strongest growth reduction. Indeed, DR was associated to high stomatal sensibility to drought and low WUE, while large leaves genotypes showed high leaf senescence rates. Finally, the phenotypic diversity observed within the studied japonica panel is promising for genetic association studies in order to improve rice drought resistance. The genetic limitations of the negative, phenotypic linkages observed between early vigor and drought tolerance, and thus the easiness to co-select for both traits will have to be explored.

Le mercure (Hg) est un polluant global et ses effets écotoxicologiques sont fortement dépendants de sa forme chimique principalement sous forme de méthylmercure (MeHg). En raison de la forte bioaccumulation et bioamplification du MeHg dans les réseaux trophiques, l'exposition humaine est associée à la consommation de poissons, mais aussi du riz produit à proximité des régions minières riches en Hg (Chine). La composition isotopique du Hg est un outil potentiellement puissant qui a été récemment utilisé pour le traçage de la contamination par mercure et les processus biogéochimiques dans l'environnement et les organismes vivants. Dans ce travail, la spéciation et la composition isotopique du mercure d'échantillons bio-environnementaux ont été étudiées afin d'élucider les voies de contamination par Hg entre les milieux contaminés et certains organismes vivants cibles, tels que le système sol-riz dans une région minière (Hg) et le biote aquatique dans une rivière polluée par une usine de production chlore/soude. Une étude écotoxicologique a également démontré que la composition isotopique de Hg dans les différents organes des poissons permet de mieux comprendre les voies métaboliques du Hg et la réponse toxicologique induite. / Mercury (Hg) is a global pollutant and its ecotoxicological effects are strongly dependent on its chemical form mainly as methylmercury (MeHg). Due to the high bioaccumulation and biomagnification of MeHg in food webs, human exposure occurs through the consumption of fish, but also rice nearby Hg mining area (China). Hg isotopes composition is a potentials powerful tool and has been recently used to trace Hg contamination and biogeochemical processes in environment and living organisms. In this work, Hg speciation and isotopic composition of bio-environmental samples has been investigated in order to elucidate Hg contamination pathways between contaminated sites and target living organisms such as soil-rice plant system in a Hg mining region and aquatic biota in a river impacted by a chlor-alkali plant. An ecotoxicological study has also demonstrated how Hg isotopic composition in different fish organs allows to better understand Hg metabolic pathways and induced toxicological response.

Le but de cette thèse est de préciser les mécanismes moléculaires agissant en aval du facteur de transcription CROWN ROOT LESS 1 (CRL1) qui régule la formation des racines coronaires (RC). Nous avons pu identifier dans un premier temps une nouvelle séquence d’ADN reconnue par CRL1 nommé CRL1-box différente de la LBD-box qui était le seul motif cis-régulateur précédemment décrit pour la famille des facteurs de transcription (FT) de type LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN (LBD). Nous avons ensuite identifié un groupe de gènes régulés par CRL1, et avons montré l’implication de deux d’entre eux, OsROP et OsbHLH044, dans le développement des RC. OsbHLH044 est un facteur de transcription répresseur et semble être aussi impliqué dans la sénescence cellulaire ainsi que la réponse aux stress. Enfin, nous avons mis en évidence une cascade de régulation liant positivement CRL1 avec QUIESCENT-CENTER-SPECIFIC HOMEOBOX (QHB) un gène impliqué dans la différenciation et le maintien du centre quiescent via le facteur de transcription OsHOX14. En addition nous avons mis en évidence une boucle de rétroaction négative de QHB sur ses activateurs CRL1 et OsHOX14, qui pourrait être impliquée dans la structuration du primordia de racine coronaire. / The aim of this thesis is to specify the molecular mechanisms acting downstream of the CROWN ROOT LESS 1 transcription factor (CRL1) that regulates coronary root (CR) formation. We were able to identify at first a new CRL1 recognized DNA sequence named CRL1-box different from the LBD-box which was the only cis-regulatory motif previously described for the LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN (LBD) transcription factor (TF) family. We then identified a group of genes regulated by CRL1, and showed the involvement of two of them, OsROP and OsbHLH044, in the development of CR. OsbHLH044 is a repressive transcription factor and appears to be also involved in cell senescence as well as stress response. Finally, we demonstrated a regulatory cascade linking CRL1 with QUIESCENT-CENTER-SPECIFICHOMEOBOX (QHB), a gene involved in the differentiation and maintenance of the quiescent center, via the OsHOX14 transcription factor. In addition we have demonstrated a negative feedback loop of QHB on its activators CRL1 and OsHOX14, which could be involved in structuring the coronary root primordia

Vers une analyse fonctionnelle du TALome des souches Africaines de Xanthomonas oryzae pv. oryzae : identification d’une nouvelle stratégie de virulence. Les bactéries du genre Xanthomonas injectent à l’intérieure de la cellule hôte des effecteurs de type TAL (Transcription Activator-Like) qui agissent comme des facteurs de transcription spécifiques à l’aide d’un nouveau domaine de liaison à l’ADN qui est programmable. La bactérie pathogène du riz Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) contient un nombre important de gènes TAL (de 9 à 16) dans leur génome. Tandis que un ou deux de ces gènes codent des facteurs de virulence majeurs, la contribution relative de chacun des autres gènes TALs à la pathogénie de Xoo reste encore obscure. Afin d’élucider cela, le génome complet de trois souches Africaines de Xoo a été analysé à l’aide de la technologie de séquençage PacBio. Une analyse phylogénétique des trois TALomes combinée à des prédictions de cibles des TAL in silico montre que les TALomes Africains sont très conservés et génétiquement distants des correspondants asiatiques. Les gènes TAL individuels des souches Africaines de Xoo MAI1 et BAI3 ont été sous-clonés via une nouvelle méthode d’analyse à moyen débit dans un vecteur d’expression compatible avec des tests de pathogénie. Un test systématique de « gain de virulence » de la fonction de chacun des 11 haplotypes TAL a été réalisé en les introduisant dans la souche de Xoo X11-5A qui est peu virulente et ne contient naturellement pas de TALs, révélant Tal2 comme un nouveau facteur de virulence majeur dans les souches Africaines de Xoo. La prédiction in-silico des cibles de Tal2 dans le promoterome de riz associée à des expériences de QRT-PCR ont mis en évidence deux cibles de virulence candidates de Tal2, OsTFX1 qui code un facteur de transcription de type bZIP déjà rapporté comme gène de sensibilité S commun à différentes souches Asiatiques de Xoo, et Os09g39810 (aussi appelé ici OsERF#123), qui code pour un facteur de transcription de la famille des protéines de type « ethylene response factor ». Des test de pathogénie ont confirmé l’induction spécifique de ce dernier obtenue à l’aide de TAL artificiels confère une sensibilité accrue du riz aux souches africaines de Xoo. Des expériences de type 5’-RACE ont montré que Tal2 induisait l’expression d’un transcrit alternatif caractérisé par une séquence « leader » plus longue. Nous faisons l’hypothèse que l’accumulation de ce transcrit alternatif spécifique de Tal2 interfère avec la fonction endogène de ce facteur de transcription de type ERF, dont nous montrons qu’elle est potentiellement impliquée dans l’induction des réponses de défense de la plante.Un autre axe de recherche de cette thèse a été d’initier la caractérisation des bactérioses du riz au Vietnam, qui est l’un des plus grands exportateurs de riz au monde. Tandis que la bactériose vasculaire due à Xoo a été rapportée plusieurs fois dans ce pays, une description formelle de la bactériose à stries foliaires causée par X. oryzae pv. oryzicola faisait défaut. Ici, nous avons confirmé l’occurrence de la BLS au Nord du Vietnam à l’aide d’une PCR-multiplexée. L’échantillonnage a également montré que les deux pathovars étaient présents dans cette région et parfois retrouvés sur la même feuille. Des analyses de la dynamique des populations de Xo et l’analyse fonctionnelle des TALomes serviront de base pour établir de nouvelles stratégies de lutte contre les xanthomonads infectant le riz au Vietnam. / Towards a functional analysis of African Xanthomonas oryzae pv. oryzae TALomes : identification of a novel virulence strategy Bacterial plant-pathogenic Xanthomonas translocate Transcription Activator-Like (TAL) effectors into plant cells to function as specific plant transcription factors via a novel programmable DNA-binding domain. Rice-pathogenic Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) strains contain multiple TAL genes (from 9 to 16) in their genome. While one or two act as major virulence factors, the relative contribution of each of the other members to Xoo pathogenicity remains unclear. To address that question, three African Xoo TALome have been analyzed using whole genome PacBio sequencing data. A phylogenetic analysis of the three TALomes combined to TAL targets in-silico predictions showed that African TALomes are highly conserved and genetically distant from Asian ones.Individual TAL genes from African Xoo strains MAI1 and BAI3 were directly sub-cloned via a self-developing medium-throughput approach into an expression vector suitable for pathogenicity analysis. A systematic “gain-of-virulence” analysis of the function of each of the 11 TAL effector clusters was assessed in Xoo strain X11-5A which has low virulence and is naturally devoid of TAL genes, revealing Tal2 as a novel major virulence factor in African Xoo. In-silico prediction for Tal2 binding sites in the rice promoterome and qRT-PCR analysis highlighted two virulence targets for Tal2, i.e. OsTFX1, which encodes a bZIP transcription factor previously known as a common susceptibility S gene targeted by Asian Xoo, and Os09g39810 (also referred to as OsERF#123), which encodes a putative transcription factor of the ethylene response factor family. Pathogenicity assays further confirmed that designer TALE-mediated specific induction of Os09g39810 confers higher susceptibility of rice to African strains of Xoo. 5’-RACE experiments showed that Tal2 induces the transcription of an alternative Os09g39810 transcript characterized by a longer leader sequence. We hypothesize that accumulation of this Tal2-specific transcript interferes with the endogenous function of this ERF-encoding gene, which is potentially involved with the induction of defense responses. Another project was to initiate the characterization of bacterial diseases of rice in Vietnam, one of the biggest rice exporting country over the world. While the occurrence of bacterial blight which is due to Xoo, was documented in several reports in this country, there was no formal description of bacterial leaf streak which is due to X. oryzae pv. oryzicola. Here, we attempted to confirm the presence of BLS in North Vietnam by using multiplex-PCR assay. The survey also indicated that both pathovars appear in this area and eventually in the same leaf samples. Further analysis of Xo populations dynamic and functional analysis of TALomes will be useful to infer novel strategies to control rice-pathogenic Xanthomonads in this country in the future.