L'acide abscissique (ABA) est une phytohormone universellement conservée dans les plantes terrestres qui coordonne plusieurs aspects de la réponse des plantes au déficit hydrique telles que l'architecture de la racine, la dormance des graines et la régulation de la fermeture des stomates. Un mécanisme de transduction du signal de l'ABA a été proposé incluant des récepteurs intracellulaires (ABA PYR/PYL/RCARs) qui coopèrent avec les phosphatases PP2Cs et des protéines kinases SnRK2 régulant ce système tripartite. Le but de cette étude était d'identifier et de caractériser pour la première fois les gènes orthologues de ce système tripartite chez Coffea. Ainsi, les séquences de protéines d'Arabidopsis, de citrus, du riz, du raisin, de la tomate et de la pomme de terre ont été choisis pour la requête des gènes orthologues dans le Coffee Genome Hub (http://coffee-genome.org/). L'expression différentielle dans les tissus tels que les feuilles, les graines, les racines et les organes floraux a été vérifié par le biais des analyses in silico. L'expression des gènes in vivo a été également réalisée par RT-qPCR dans les feuilles et les racines des clones Conilon de C. canephora tolérant (DT 14, 73 et 120) et susceptibles soumis (ou non) à la sécheresse (DS 22). Les profils d'expression des genes du système tripartite CcPYL-PP2C-SnRK2 ont également été analysés dans des feuilles de C. arabica (Ca) et de C. canephora (Cc) cultivées dans des conditions hydroponiques et soumis à un traitement d´ABA exogène (500 uM). Cette approche a permis l'identification et la caractérisation de 24 gènes candidats (9 PYR/PYL/RCARs, 6 PP2Cs et 9 SnRK2s) dans le génome de Cc. Les motifs protéiques identifiés dans les séquences de café ont permis la caractérisation de ces gènes comme des membres de la famille des récepteurs PYL /RCARs, les phosphatases PP2Cs ou kinase SnRK2 de la voie de réponse dépendante d'ABA. Ces familles ont été fonctionnellement annotés dans le génome de Cc. Les analyses in vivo ont révélées que huit gènes étaient surexprimé en condition de sécheresse dans les feuilles et les racines. Parmi eux, trois gènes codant phosphatases se sont exprimés dans tous les clones (DT et DS), suggèrant qu'ils ont été activés comme une réponse générale face au stress de la sécheresse. Cependant, deux autres gènes de la phosphatase de codage n´ont été surexprimé que dans les clones DT, suggèrant qu'ils constituent les principaux gènes de tolérance à la sécheresse chez ces clones. Les clones DT ont également montré des profils d'expression génique différents pour les cinq autres gènes, renforçant ainsi l'idée que des multiples mécanismes biologiques sont impliqués dans la tolérance à la sécheresse en Cc. En réponse à l´ABA exogène, 17 gènes se sont exprimés dans les feuilles des plantes Cc et Ca. Plusieurs gènes se sont exprimés differament chez le clone DT 14, soit en traitement contrôle ou après 24h de traitement avec ABA. En condition contrôle, cinq gènes se sont surexprimés aussi bien chez le Cc que chez le Ca DT. La kinase CcSnRK2.6 a été soulignée comme un gène exprimé spécifiquement chez le Cc (DT et DS) après 72h de traitement avec ABA. En géneral, on a observé que la voie de signalisation de l'ABA est retardée chez le DS Ca Rubi. Ces preuves moléculaires sont confirmées par des analyses de microscopie montrant que le clone DT 14 était plus efficace dans le contrôle de la fermeture des stomates que d'autres plantes de café en réponse au traitement d´ABA. Tous ces évidences nous aideront à identifier le déterminisme génétique de la tolérance à la sécheresse par la voie de l´ABA, essentielle pour obtenir des marqueurs moléculaires qui pourraient être utiles dans les programmes de sélection du café. / Abscisic acid (ABA) is a phytohormone universally conserved in land plants which coordinates several aspects of the plant response to water deficit such as root architecture, seed dormancy and regulation of stomatal closure. A mechanism of ABA signal transduction has been proposed, evolving intracellular ABA receptors (PYR/PYL/RCARs) interacting with PP2Cs phosphatases and SnRK2 protein kinases regulating this tripartite protein system. The goal of this study was to identify and characterize for the first time the orthologs genes of this tripartite system in Coffea. For this purpose, protein sequences from Arabidopsis, citrus, rice, grape, tomato and potato were chosen as query to search orthologous genes in the Coffee Genome Hub (http://coffee-genome.org/). Differential expression in tissues as leaves, seeds, roots and floral organs was checked through in silico analyses. In vivo gene expression analyses were also performed by RT-qPCR in leaves and roots of drought-tolerant (DT 14, 73 and 120) and drought-susceptible (DS 22) C. canephora Conilon clones submitted (or not) to drought. The expression profiles of the tripartite system CcPYL-PP2C-SnRK2 genes were also analyzed in leaves of C. arabica (Ca) and C. canephora (Cc) plants grown under hydroponic condition and submitted to exogenous ABA treatment (500 µM). This approach allowed the identification and characterization of 24 candidate genes (9 PYL/RCARs, 6 PP2Cs and 9 SnRK2s) in Cc genome. The protein motifs identified in the predict coffee sequences enabled characterize these genes as family’s members of PYL/RCARs receptors, PP2Cs phosphatases or SnRK2 kinases of the ABA-dependent response pathway. These families were functionally annotated in the Cc genome. In vivo analyses revealed that eight genes were up-regulated under drought conditions in both leaves and roots tissues. Among them, three genes coding phosphatases were expressed in all (DT and DS) clones therefore suggesting that they were activated as a general response to cope with drought stress. However, two other phosphatase coding genes were up-regulated only in the DT clones, suggesting that they constitute key-genes for drought tolerance in these clones. The DT clones also showed differential gene expression profiles for five other genes thus reinforcing the idea that multiple biological mechanisms are involved in drought tolerance in Cc. In response to exogenous ABA, 17 genes were expressed in leaves of Cc and Ca plants. Several genes were differentially expressed in the DT clone 14 either in control condition or after 24h with ABA treatment. Under control condition, five genes were higher expressed as in the Cc as in Ca DT plants. The kinase CcSnRK2.6 was highlighted as a gene specifically expressed in the Cc plants (DT and DS) after 72h of ABA treatment. Overall, it was observed that ABA signaling pathway is delayed in the DS C. arabica Rubi. Those molecular evidences corroborated with microscopies analyses which showed that the DT clone 14 was more efficient to control the stomatal closure than other coffee plants in response to ABA treatment. All these evidences will help us to identify the genetic determinism of drought tolerance through ABA pathway essential to obtain molecular markers that could be used in coffee breeding programs

L'acide abscissique (ABA) est une hormone cruciale pour la tolérance des plantes au déficit hydrique. Son accumulation induit rapidement à la fois la fermeture stomatique qui limite les pertes en eau et l'expression de gènes qui participent à des processus de protection et détoxification des cellules. La thermographie infrarouge permet d'observer en temps réel la différence de température entre des plantes « froides » aux stomates ouverts et des plantes « chaudes » aux stomates fermés. Afin d'identifier de nouveaux gènes impliqués dans la réponse au déficit hydrique, cette technique a été utilisée pour rechercher des suppresseurs « chauds » de la mutation de déficience en ABA aba3-1 chez Arabidopsis thaliana. Quatre mutants suppresseurs « chauds » récessifs, nommés has aba3-1 (hot ABA-deficient suppressors), plus résistants qu'aba3-1 à une déshydratation progressive ont été isolés et étudiés. Leur meilleure tolérance au stress hydrique n'est pas due à une accumulation accrue d'ABA. Des analyses phénotypiques et transcriptomiques ont été effectuées, notamment pour étudier leur réponse à différents types de stress hydrique, à un stress biotique et leur sensibilité à l'ABA dans plusieurs tissus. Les mutations has ont été sélectionnées en l'absence de la mutation aba3-1 et certains phénotypes ont été étudiés dans ce fond sauvage. La mutation has1 semble complexe, entraînant la disruption d'un gène codant pour une hélicase à ARN putative dont la mutation n'est pas seule responsable de tous les phénotypes de has1 aba3-1. La mutation has2 diminue la perte en eau pendant une déshydratation rapide ou progressive, en contexte aba3-1 ou sauvage. Son analyse transcriptomique a montré que le niveau d'expression de l'ensemble des gènes était proche du sauvage en accord avec la suppression de la sensibilité au déficit hydrique. La mutation has3 semble induire une hypersensibilité à l'ABA au niveau des stomates et de la graine. Enfin, le suppresseur has4 aba3-1 est affecté dans la sensibilité à l'ABA pour tous les tissus testés et montre les phénotypes stomatiques les plus marqués des quatre suppresseurs, qui semblent conservés chez has4. Ces observations ont conduit à cartographier en priorité ce locus. L'étude des 32 gènes de son intervalle de cartographie est bien avancée et devrait prochainement permettre d'identifier lequel est muté. La cartographie des loci has2 et has3 a réduit la région contenant ces mutations à des zones d'environ 0,5 et 1 Mb respectivement. Les quatre loci has sont distincts et leurs régions de cartographie ne contiennent pas de gènes déjà étudiés dont la mutation correspondrait à leur phénotype. Ce projet devrait donc conduire à l'identification d'au moins trois nouveaux gènes intervenant dans la tolérance au dèficit hydrique.

La sécheresse est un stress majeur pour les plantes qui ont développé de nombreuses stratégies pour y faire face. La réponse la plus rapide à un stress hydrique est la fermeture des pores stomatiques qui limite les pertes d'eau par évapo-transpiration. La phytohormone acide abscissique (ABA) participe à cette réponse en modifiant la turgescence des cellules de garde. La protéine kinase OST1 d'Arabidopsis thaliana contrôle les étapes précoces de la transduction du signal ABA dans ces cellules. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à comprendre les mécanismes de régulation de la kinase OST1. Nous avons d'abord montré que la protéine 10xHis-OST1 produite chez E.coli est active et s'autophosphoryle. Ceci nous a permis d'identifier des résidus phosphorylés, cibles potentielles de kinases ou phosphatases régulant l'activité de OST1 dans la plante. L'importance de ces résidus a d'abord été étudiée in vitro par l'analyse de l'activité de protéines recombinantes mutées sur les résidus phosphorylés. Puis nous avons étudié l'impact de ces mutations dans la plante en réalisant des tests de complémentation du mutant ost1 et des tests d'activité kinase après immunoprécipitation des différentes versions de la protéine OST1. La même stratégie appliquée à l'étude de versions tronquées de OST1 nous a permis d'analyser son domaine C-terminal. Nous avons ainsi identifié plusieurs éléments structuraux critiques pour l'activité de OST1 et sa fonction dans la plante. Enfin, notre analyse des différents allèles mutants ost1 suggère que OST1 régule les flux transpiratoires en réponse à un stress hydrique à deux niveaux distincts, dans les cellules de garde et les tissus vasculaires.

Les mouvements stomatiques sont dus à des changements importants du volume des cellules de garde. Un rôle des canaux hydriques membranaires (aquaporines) dans ces processus a été proposé mais n'a jamais été démontré. Des analyses transcriptomiques indiquent que plusieurs aquaporines de la membrane plasmique (PIPs), dont AtPIP1;2 et AtPIP2;1, sont exprimées dans la cellule de garde. Dans ce travail, nous avons étudié la fonction de ces deux aquaporines dans les mouvements stomatiques. Les stomates des mutants d'insertion pip1;2 et pip2;1 montrent une ouverture normale à la lumière et aux faibles concentrations en CO2, une fermeture normale en réponse à l'obscurité et aux fortes concentrations en CO2, mais sont quasiment insensibles à la fermeture induite par l'ABA. Le rôle d'AtPIP1;2 et d'AtPIP2;1 dans le transport d'eau a été testé en mesurant la perméabilité hydrique de protoplastes (Pf) à l'obscurité, à la lumière ou à la lumière et en présence d'ABA. Le Pf des protoplastes de cellules de garde de pip2;1 est réduit de façon significative, spécifiquement en présence d'ABA. Comme la production extracellulaire de peroxyde d'hydrogène (H2O2) est essentielle pour la signalisation intracellulaire de l'ABA, nous avons également étudié la possibilité qu'AtPIP1;2 et AtPIP2;1 facilitent la diffusion de l'H2O2 à l'intérieur des cellules de garde en réponse à l'ABA. La cinétique d'accumulation d'espèces réactives de l'oxygène est abolie dans les cellules de garde chez pip2;1, mais pas chez pip1;2. Par ailleurs, dans d'autres types d'approches, nous avons étudié la régulation de ces deux aquaporines après production en levure Pichia pastoris et reconstitution fonctionnelle en protéoliposomes. Une analyse structure fonction a été réalisée avec succès pour AtPIP2;1. Elle montre que le résidu His199 est impliqué dans l'inhibition de l'activité de cette isoforme par les protons et les cations divalents. A l'inverse, le résidu Arg124 rend AtPIP2;1 complètement insensible au calcium, mais n'altère pas sa sensibilité aux protons. La surexpression de formes dérégulées d'AtPIP1;2 et d'AtPIP2;1 dans, respectivement, les mutants pip1;2 et pip2;1, indique que les régulations de l'activité intrinsèque de ces isoformes sont importantes pour leurs fonctions stomatiques. L'ensemble des résultats suggère qu'AtPIP1;2 et AtPIP2;1 ont des fonctions majeures et distinctes dans le transport d'eau et d'H2O2 lors de la fermeture stomatique induite par l'ABA chez Arabidopsis thaliana. / Stomatal movements are mediated by drastic changes in guard cell volume. A role in these processes for water channel proteins named aquaporins has been proposed but not demonstrated. Transcriptome analyses have indicated that several plasma membrane aquaporins (PIPs) including AtPIP1;2 and AtPIP2;1 are expressed in Arabidopsis thaliana guard cells. In the present work, we investigated the function of these two aquaporins in stomatal movements. The stomata of pip1;2 and pip2;1 knock-out mutants showed a normal opening response to light and low CO2, a normal closing response to darkness and high CO2, but were almost insensitive to abscisic acid (ABA)-induced stomatal closure. A direct role of AtPIP1;2 and AtPIP2;1 in water transport was investigated by measurement of guard cell protoplast water permeability (Pf) under darkness, light and light with ABA. The Pf of pip2;1 guard cell protoplasts was significantly reduced, specifically in the presence of ABA. As extracellular hydrogen peroxyde (H2O2) production is essential for intracellular ABA signalling, we also investigated the possibility that AtPIP1;2 and AtPIP2;1 facilitate the diffusion of H2O2 through the guard cell plasma membrane. Time-dependent accumulation of reactive oxygen species in response to ABA was abolished in pip2;1 but not pip1;2 guard cells. In another type of approach, the regulation of the two aquaporins was investigated after production in the yeast Pichia pastoris and functional reconstitution in proteoliposomes. Structure-function analysis was achieved in the case of AtPIP2;1, showing that cytoplasmic residue His199 is involved in both divalent-cation- and proton-mediated gating. In contrast, mutation of Arg124 rendered AtPIP2;1 largely insensitive to calcium while remaining fully sensitive to protons. Over-expression of deregulated forms of AtPIP1;2 and AtPIP2;1 in pip1;2 and pip2;1, respectively, indicated that the gating regulation of these proteins may play an important role in their guard cells functions. Altogether, our results suggest that AtPIP2;1, and to a lesser extent AtPIP1;2, play important and distinct roles in water and H2O2 fluxes during ABA-induced stomatal closure in Arabidopsis thaliana.

A cours du développement du fruit, son statut oxydatif évolue entraînant une évolution concomitante des activités enzymatiques antioxydantes et ceci en interaction avec des hormones impliquées dans le développement et la maturation du fruit. Ces enzymes antioxydantes sont la superoxyde dismutase (SOD) et la Catalase (CAT) mais également de celles du cycle d’Haliwell-Asada (ascorbate peroxydase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR) et gluthation reductase (GR) impliquées également dans le recyclage de l’ascorbate. L’objectif de la thèse est de comprendre les interactions existant entre le stress oxydatif induit par les stress environnementaux au niveau des organes végétatifs et le recyclage de l’ascorbate dans les fruits de tomate (cv Micro-Tom).Dans une première partie nous montrons qu’un déficit hydrique contrôlé et rapide induit une diminution du potentiel hydrique foliaire (Ψh) sans aucun symptôme de stress photo-oxydatif détectable au niveau du PSII après 24h et sans que le statut hydrique du fruit ne soit affecté. Dans ces conditions, on observe toutefois une augmentation du H2O2 dans les fruits et une augmentation de l’activité des enzymes antioxydantes et de celles impliquées de recyclage de l’ascorbate. Par ailleurs, nous montrons une production de NO et de ABA en réponse au stress dans la plante. La localisation de NO a été réalisée par microscopie à fluorescence en utilisant la nouvelle sonde NO, la NO550 (mise au point pendant le doctorat).Afin de déterminer si NO est responsable de la mise en place de la réponse antioxydante du fruits en interaction avec l’ABA et H2O2, une approche pharmacologique a été réalisée. Les résultats montrent une augmentation des activités de ces enzymes en présence de ces trois molécules, avec une plus forte augmentation en présence de NO à chaque fois. Par ailleurs, nous montrons que l'ABA induit la synthèse de NO dans le fruit et non l’inverse. On peut conclure de cette analyse que l’ABA induit par le déficit hydrique est responsable de la synthèse de NO dans les fruits et ce signal va induire l’activation des enzymes antioxydantes en association avec H2O2.Finalement, une approche transcriptomique a été réalisée pour étudier d’une part les gènes induits par NO et les gènes induits par le déficit hydrique au travers du NO. Les résultats suggèrent quele NO est à la croisée de la réponse au stress biotique et abiotiques et pourrait être utilisé pour acclimater les plantes au stress biotiques. / Oxidative status alongside with antioxidant enzymes activities constantly evolve during fruit development. This evolution is closely related to hormones involved in fruit development and maturation. The antioxidant enzymes are superoxide dismutase (SOD) and Catalase (CAT) as well as those of Haliwell-Asada cycle (ascorbate peroxydase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR) and gluthation reductase (GR) which are also implicated in ascorbate recycling. The objective of this work is to decipher the interactions between oxidative stress induced by environmental stress in vegetative organs and ascorbate recycling in tomato fruits (cv Micro-Tom).Results obtained show that a rapid and controlled water deficit result in a fall in water potential (LΨw) whereas other water parameters remained unaffected and without any photo-oxidative symptoms detected in PS II after 24 hours. However we observed alongside an increase in H2O2 and of the activity of antioxidant enzymes as well as those involved in ascorbate recycling. Furthermore an increase in NO and ABA production was also detected in the plants in response to the stress. NO localisation was realised using fluorescence microscopy using the newly synthesised NO probe NO550 (developed during the thesis).We used a pharmacological approach in order to determine if NO is responsible of the set up of the antioxidant response together with ABA and H2O2. Results show an increase in the activity of the enzymes in contact with the three molecules with every time a greater increase with NO. Furthermore, we show that ABA induces NO production. Those results made us conclude that ABA production induced by the water deficit is responsible of NO synthesis in fruits and may have the action of a signal with activates antioxidant enzymes with the collaboration of H2O2.A microarray analysis was also conducted in order to study the genes induced by NO and the genes induced by water deficit through NO. Results suggest that NO is at the cross road of the response towards biotic and abiotic stress and might be a useful tool to acclimatize plant to stressful conditions.

L'objectif du présent projet de recherche était de déterminer la biodisponibilité de métabolites de polyphénols (PP) et de l'acide abscissique (ABA) suite à la consommation d'un breuvage à base d'extraits de fraises et de canneberge (fournissant 333mg de polyphénols et 200µg d'ABA) chez 17 sujets (hommes et femmes) en surpoids et résistants à l'insuline. Pour atteindre cet objectif, une analyse de corrélation a été réalisée entre les concentrations sanguines de divers métabolites de PP et d'ABA et différents paramètres du métabolisme du glucose chez ladite cohorte. Les paramètres concernant le métabolisme du glucose ont été mesurés par un clamp hyperinsulinémique-euglycémique et par un test oral de tolérance au glucose (OGTT) dans le cadre d'une étude plus large réalisée dans notre laboratoire. Dans le contexte de mon projet de maîtrise, des mesures de biodisponibilité ont été réalisées grâce à l'extraction, l'identification et la quantification de métabolites de polyphénols et d'ABA dans les échantillons du breuvage ainsi que dans les échantillons du plasma des participants après la consommation du breuvage. Par la suite, l'analyse de corrélation entre les métabolites plasmatiques mesurés et le métabolisme du glucose a été réalisée par régression linéaire multiple robuste. Les résultats ont montré que les concentrations plasmatiques de certaines molécules sont significativement supérieures dans le groupe traité par rapport au groupe contrôle, notamment la concentration plasmatique d'acide p-coumarique, d'acide m-coumarique, d'acide férulique, d'acide hydroxyhippurique, de cis-ABA, d'acide dihydroxyphaséique et d'ABA glucuronide. Seule la teneur en acide p-coumarique a été associée avec la prévention de l'hyperinsulinémie compensatoire lors de la première phase de sécrétion d'insuline, suggérant que cet acide organique serait impliqué dans le métabolisme du glucose chez des sujets résistants à l'insuline.

La mort cellulaire programmée, ou MCP, est un processus dynamique où les cellules ont la capacité de déclencher et de contrôler leur propre mort. Elle est essentielle et présente chez tous les organismes multicellulaires. Chez les plantes, la MCP permet le développement optimal (ex : formation du xylème, morphologie des feuilles, etc.) de la plante tout en protégeant contre divers stress biotiques et abiotiques (ex : la sécheresse, la chaleur, les UV, etc.). Malgré les avancées de ces dernières années, peu de gènes impliqués dans la mise en place de la MCP induite par les UV-C ont été identifiés chez les plantes. L'objectif était donc de caractériser ces gènes chez Arabidopsis thaliana. L'un des candidats est le gène BI-1, pour Bax Inhibitor-1. Il code pour un facteur anti-apoptotique de la MCP animale également retrouvé chez Arabidopsis thaliana. BI-1 régule aussi le taux de calcium du réticulum endoplasmique, ainsi que la formation des espèces réactives de l'oxygène (ROS), permettant l'activation de la réponse de la cellule au stress. L'expression de ce gène suite à une exposition aux UV-C est augmentée, faisant de lui un candidat pour la réponse aux UV-C. Une fusion du promoteur du gène AtBI-1 au gène rapporteur de la luciférase (pAtBI-1::luciférase) a été insérée dans le génome d'Arabidopsis. Une plante homozygote pour l'insertion de l'ADN-T, 5PL20E, a été isolée. Cette lignée parentale a été ensuite mutagénéisée, et un crible effectué sur la descendance exposée aux UV-C a permis d'identifier un mutant, 2017, dont l'expression de la luciférase était modifiée. Le premier objectif de ce projet était de caractériser ce mutant et de déterminer le lien potentiel avec la régulation de BI-1. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux rôles des thiorédoxines (TRX) dans la MCP végétale. Ces protéines sont présentes chez tous les organismes vivants. Elles régulent les activités de beaucoup d'enzymes en réduisant leurs ponts disulfures. Peu représentées chez l'homme (deux gènes), elles ont néanmoins un rôle de protection dans la voie de signalisation de l'apoptose. Par contre, chez Arabidopsis, une vingtaine de gènes codant pour les thiorédoxines sont connus. Suite à un autre crible aux UV-C d'une banque de mutants d'insertion, un nouveau mutant pour lequel l'insertion de l'ADN-T était dans le promoteur du gène codant pour la thiorédoxine f1 (AtTRX f1) a été identifié. Chez Arabidopsis, deux gènes codent pour les TRX f. Ces protéines ont d’abord été étudiées en tant que régulateur d’enzymes du cycle de Calvin. Plus récemment, d’autres fonctions ont été attribuées, surtout à la TRX f1. Nous avons obtenu de simples mutants pour les deux gènes et produit par croisement des doubles mutants, pour étudier l'implication des TRX f dans la MCP végétale induite par les UV-C (ultraviolets de type C), le MV (methyl viologen) et l'ABA (acide abscissique). En parallèle, des surexpresseurs de la TRX f1 ont été analysés pour ces mêmes stress abiotiques. L'objectif était de déterminer s'il y a une redondance de fonction entre les deux gènes, puisque ces deux protéines, de la même sous-famille, sont localisées au niveau des chloroplastes. Suite à une induction de la MCP par l'un des stress abiotiques, les réponses observées chez les simples mutants sont similaires à celles des plantes sauvages. Par contre, les doubles mutants paraissent plus résistants aux divers stress, alors que les surexpresseurs semblent nettement plus sensibles que les plantes sauvages. Enfin, un dernier axe a été développé sur le rôle des TRX f dans le contrôle des voies de synthèse et de dégradation de l'amidon pour l'ensemble des plantes de notre essai. Il s'avère que les surexpresseurs produisent une plus grande quantité d'amidon que les plantes sauvages. À l'opposé, les simples mutants ont moins d'amidon au niveau des différents tissus étudiés que les plantes sauvages, et les doubles mutants n'en présentent quasiment pas. La présence d'une quantité plus importante d'amidon chez les surexpresseurs de TRX f influence la sensibilité de ces plantes aux stress abiotiques. À l'inverse, les doubles mutants sont plus résitants à ces mêmes stress, où cette quantité d'amidon est fortement diminuée pour ces plantes.

Les changements climatiques mondiaux ont déjà affecté et continueront d’affecter la physiologie de la vigne, en particulier le rendement et la composition des baies à la récolte, et donc, en définitive, la qualité et la typicité des vins produits. Parmi les différentes stratégies possibles d’adaptation de la viticulture au changement climatique (modifications de l’encépagement, création de nouvelles variétés mieux adaptées aux conditions futures,...), le contrôle de la composition des baies à la récolte par le biais d’une modification des pratiques culturales et notamment par des manipulations de la canopée (rapport feuilles/fruits (Fe/Fr), manipulation de l’exposition des grappes, échardage) est certainement celle qui serait la plus rapide à mettre en œuvre.Ma thèse a pour but de rechercher le meilleur point de compromis entre diminution du taux de sucres et maintien de l’acidité, de l’accumulation des composés phénoliques et d’une complexité aromatique proche de l’actuelle, en réponse aux manipulations de canopée (rapport Fe/Fr, échardage) couplées ou non à l’application d’acide abscissique (ABA).Différents ratio Fe/Fr ont ainsi été étudiés sur le cépage d’étude Cabernet-Sauvignon en conditions semi-contrôlées en serre sur boutures fructifères puis au vignoble au sein d’une parcelle de production. L’analyse de la composition des baies en métabolites primaires et secondaires, réalisée lors de ces deux expériences, a permis de déterminer que le ratio 6 feuilles restantes par grappe était la valeur seuil en dessous de laquelle un effet sur les métabolites primaires est visible. Une diminution du taux de sucres a notamment été observée, également associée à la diminution de la concentration en anthocyanes totales qui sont particulièrement importantes dans la définition de la typicité des vins de Bordeaux. L’application d’ABA exogène sur les baies avant la véraison a permis de diminuer les effets négatifs de la modification du ratio Fe/Fr sur l’accumulation des anthocyanes et n’a pas montré d’impact sur la typicité des vins lors des dégustations des microvinifications réalisées au cours de cette étude. Ces résultats analytiques obtenus ont été couplés à des analyses transcriptomiques de type RNAseq et PCR quantitative en temps réel (Fluidigm) afin d’identifier les gènes clefs associés au voies métaboliques primaires et secondaires réagissant aux modulations du ratio Fe/Fr couplées ou non à l’ajout d’ABA. Ainsi, le couplage modulation du ratio Fe/Fr et application d’ABA exogène sur les baies serait une méthode potentiellement utilisable afin de réduire le taux de sucres et de maintenir une typicité bordelaise proche de l’actuelle.La caractérisation fonctionnelle d'un gène potentiellement associé à la voie de biosynthèse des méthoxypyrazines, impliquées dans le caractère végétal du raisin et du vin, a également été mise en œuvre. Différentes approches ont été testées et ont fourni des indices utiles, cependant les résultats obtenus sont encore en cours de confirmation. / Global climate changes have already affected and will continue to affect the physiology of grapevine, in particular the yield and berry composition at harvest, and thus ultimately the quality and typicality of the wines produced. Among the different possible strategies of adapting viticulture to climate change (changes varieties, creation of new varieties better adapted to future conditions,...), modulating berry composition at harvest through changing cultural practices, such as manipulations of the canopy (leaf / fruit ratio, grape exposure), may be a fast and efficient option as a short-term adaptation strategy.My thesis aims to find the best point of compromise between reducing the sugar level and, maintaining the acidity, phenolic compounds, and the aromatic complexity by the canopy manipulations (leaves / fruits ratio, secondary shoot removal), coupled or not with the application of abscisic acid.Different leaf / fruit ratios were studied on the Cabernet-Sauvignon cultivar in greenhouse and in vineyard within a plot of production. The berry composition analysis of primary and secondary metabolites, performed in these two experiments, made it possibleto determine that the ratio of 6 leaves remaining per cluster was the threshold value below which an effect on the primary metabolites is visible. A decrease in the sugar content was especially observed, also associated with a decrease in the concentration of total anthocyanins which are particularly important in the definition of the typicality of Bordeaux wines. The application of exogenous abscisic acid to the berries before veraison permitted to reduce the negative effects of the modification of the leaf-to-fruit ratio on the accumulation of anthocyanins and did not affect the typicality of the wines during the tastings of the microvinifications carried out during this study. These analytical results were coupled with transcriptomic analyses of RNAseq and real-time quantitative PCR (Fluidigm) to identify key genes associated with the primary and secondary metabolic pathways reacting to modulations of leaf-to-fruit ratio coupled or not with the addition of abscisic acid.Thus, the coupling modulation of the leaf-to-fruit ratio to the application of exogenous abscisic acid on the berries would be a usable method to reduce the sugar content and maintain a typicality of Bordeaux wines close to the current one.The functional characterization of a gene potentially associated with the biosynthetic pathway of methoxypyrazines, which are involved in vegetable character of grapes and wine, was also conducted. Different approaches have been tested and provided useful clues but the conclusive results are still under further confirmation.

Les bactéries rhizosphériques stimulatrices de croissance (PGPR) du genre Azospirillum sont utilisées commercialement pour leur capacité à stimuler la croissance et à augmenter le rendement des céréales via une relation associative complexe et peu comprise. L'objectif de cette étude a été d'utiliser les outils modernes de la métabolomique pour caractériser les mécanismes biochimiques activés par la souche A. lipoferum CRT1 chez son hôte, le maïs.L'analyse des contenus phytochimiques des racines, feuilles et sève ascendante a suggéré pour la première fois l'importance de la communication racine-feuille et des sucres simples dans l’augmentation de croissance et du potentiel de conversion photochimique de jeunes plantules par A. lipoferum CRT1. Une analyse transcriptomique a révélé un impact modéré au niveau des racines et des modifications de nombreux nœuds régulateurs des processus biologiques cellulaires des feuilles, dont ceux contrôlés par les auxines et l’acide abscissique. Des essais agronomiques conduits deux années consécutives sur quatre sites ont indiqué que l'augmentation de rendement par A. lipoferum CRT1 dérivait d’une sécurisation de la germination lors de stress environnementaux précoces et non de modifications des métabolomes (dont ceux liés à la nutrition azotée et phosphorée), de la croissance et du potentiel photosynthétique des plantules, des modifications qui étaient par contre liées aux contextes pédo-climatiques. La sécurisation de la germination était due à une accélération de la sortie de la radicule et de la consommation des sucres simples, et molécules apparentées, de la graine / Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) of the genus Azospirillum are used commercially for their capacity to stimulate the growth and enhance the yield of cereal crops via an intricate, complex and poorly understood associative relationship. The aim of this study was to use modern metabolomics tools to decipher the biochemical mechanisms activated by A. lipoferum CRT1 in its maize host.The analysis of the phytochemical contents of roots, leaves and ascending sap revealed for the first time the importance of root-to-shoot communication and of simple sugars in the enhancement of growth and photochemical conversion potential of young plantlets by A. lipoferum CRT1. A transcriptomic analysis showed moderate impact on roots and a coordinate modulation of several regulatory nodes of cellular biological processes, including some mediated by auxins and abscissic acid. Agronomic field trials conducted two consecutive years in four sites correlated yield enhancement by A. lipoferum CRT1 to the securing of seed germination during environmental stresses. No correlation was found with modifications of plantlets metabolomes (including those linked to nitrogen and phosphorus nutrition), growth and photochemical conversion potential which were found to depend on additional soil and climate cues. Germination securing was due to a speeding of radicule emergence and of seed simple sugars consumption

La composition phénolique du vin rouge détermine fortement sa qualité: couleur, goût, texture et la plupart des bienfaits pour la santé. Les conditions ambiantes de la vigne modulent l'équilibre hormonal endogène et l'expression de gènes qui contrôlent la voie de synthèse des composés flavonoïdes, en déterminant la composition phénolique finale du raisin. Même s'ils ont été étudiés, les effets des applications des régulateurs de croissance végétale sur l'équilibre hormonal endogène et la qualité du raisin, les effets de ces substances sur la composition et la qualité du vin sont pauvrement documentés. Le traitement des raisins destinés à la vinification avec des régulateurs de croissance végétale est un outil potentiel pour modifier la qualité des raisins et du vin rouge. Ce projet de thèse a pour objectif d’étudier l’impact d'applications de régulateur de croissance végétale sur la composition phénolique des raisins de Vitis vinifera L. cépages Cabernet Sauvignon et Carménère. L’acide abscissique, l’acide indole-3-acétique et l'acide 2-chloroethilphosphonique ont été appliqués à divers stades phénologiques du raisin, doses et conditions environnementales: Les essais ont été menés à Maipo et Cachapoal au Chili et à Bordeaux en France, dans des vignobles commerciaux et expérimentaux ainsi que sur des plantes cultivées en pots. Il a été examiné l'effet de ces traitements sur le contenu interne d'hormones, sur l'expression de gènes structuraux et régulateurs de la synthèse de composés flavonoides et sur la qualité des raisins, en particulier la composition phénolique de sa pellicule. De plus, des vinifications ont été réalisées à partir de raisins traités pour déterminer l'effet des traitements sur la composition chimique et phénolique du vin, ainsi que sur des attributs qualitatifs tels que les arômes et la texture des vins, jugés par un panel d'évaluation sensorielle. / Phenolic composition strongly determines red wine quality: color, taste, texture and most health benefits. Vineyard environmental conditions modulate endogenous hormonal balance and gene expression which control the flavonoid biosynthetic pathway leading to final grape phenolic composition. Even when the effects of plant growth regulator applications on grape endogenous hormonal balance and quality have been studied, the effect of these substances on wine composition and quality is poorly documented. The treatment of wine grapes with plant growth regulators is a potential tool in order to modify red wine phenolic composition and quality. This thesis project describes six experiments on plant growth regulator applications on developing grapes of Vitis vinifera L., cvs Cabernet Sauvignon and Carménère. Abscisic acid, Indole-3-acetic acid and 2-chloroethylphosphonic acid were applied in different phenological stages, doses and environmental conditions: Maipo and Cachapoal regions in Chile and Bordeaux region in France, commercial and experimental vineyards and plants in containers. The effect on changes in the internal hormonal content, expression of flavonoid biosynthetic and regulatory genes and grape quality, in particular grape skin phenolic composition were examined. In addition, winemaking was performed in order to assess the effect of treatments on wine chemical and phenolic composition and on wine aroma and texture attributes judged by a sensory panel.