Mémoire (M.Ress.Renouv.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1998. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Maîtrise (M.Ress.Renouv.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1999. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

L'auxine régule la croissance et le développement des plantes grâce aux facteurs de transcription de la famille des "AUXIN RESPONSE FACTOR" (ARF). Chez Arabidopsis thaliana en particulier, ARF5, 6, 7, 8 et 19 activent l'expression de gènes cibles en réponse à l'auxine. Ces cinq ARF activateurs contrôlent de façon plus ou moins redondante des processus divers au cours du développement de la plante, notamment la régulation des croissances au niveau des méristèmes racinaires et aériens ainsi que la formation des racines latérales ou des méristèmes axillaires.Chacun de ces cinq ARF activateurs présente des patrons d'expression uniques dans chacun des tissus racinaires et aériens, en association avec leurs fonctions particulières. Il est probable que cette expression tissu-spécifique trouve son origine dans un contrôle différencié de leur transcription. Dans cette étude, des régulateurs amonts de la transcription de ARF5, 6, 7, 8 et 19 ont été identifiés par une méthode haut-débit de crible simple hybride en levure (Y1H). Une procédure d'expression transitoire en protoplastes a permis de confirmer que l'expression de chaque ARF activateur est contrôlée par des régulateurs spécifiques, dont la majorité se comportent comme des répresseurs de la transcription des ARF in planta. Parmi les régulateurs identifiés, les facteurs de transcription ont été étudiés grâce à des mutants pour préciser les interactions in planta. Ces mutants montrent des phénotypes développementaux typiques de perturbations de l'auxine dans les racines et les tiges : altérations des cinétiques de croissance, de l'émergence des organes latéraux ou de réponses à l'auxine et modification de l'expression des ARF activateurs.Par ailleurs, ce travail aborde également les dialogues entre les voies de signalisation de l'auxine et des cytokinines, et en particulier le rôle de ces interactions dans le développement des racines et des tiges. Une des interactions identifiées dans le crible Y1H est la répression de ARF7 par CRF10, un gène membre de la famille des "Cytokinin Response Factors". Nous avons mis en évidence l'importance de cette interaction pour le maintien de l'architecture du méristème apical racinaire, pour la sénescence des feuille et pour la réponse phototropique à la lumière bleue dans les hypocotyles. / Auxin regulates plant growth and development through the transcription factors of the AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF) gene family. Most notably in Arabidopsis thaliana ARF5, 6, 7, 8 and 19 activate expression of target genes in response to auxin. These five ARF activators control both variable and overlapping processes during plant development including regulation of growth at the root and the shoot apical meristems, lateral root and axillary shoot formation. Each of the five ARF activators shows unique tissue-specific expression patterns in the root and the shoot associated with their distinct functions. This tissue-specific expression is likely derived from the differences in the control of ARF activator transcription. In this study the upstream regulators of ARF5, 6, 7, 8 and 19 transcription were identified. This was achieved by utilizing a high-throughput yeast one-hybrid (Y1H) method. The transient protoplast assay revealed that each ARF activator is controlled by specific transcriptional regulators and that the majority of these regulators are repressors of ARF transcription in planta. Mutants of the regulatory transcription factors were utilized to additionally investigate the interactions in planta. These mutants display auxin-related developmental phenotypes in the root and the shoot including alternations in growth kinetics, emergence of lateral organs, responses to auxin and altered expression of ARF activators. Furthermore, this study additionally focuses on cross-talk between the auxin and cytokinin signaling pathways and its role in root and shoot development. One of the interactions identified in the Y1H screen is a repression of ARF7 by CRF10, a member of the Cytokinin Response Factors gene family. The importance of this interaction in maintaining architecture of the root apical meristem, in leaf senescence and in the phototropic response to blue light in hypocotyls is studied.

Chez les plantes supérieures, la distribution des sucres entre organes sources et puits requiert l'activité de transporteurs membranaires de sucre. Les flux de sucre variant au cours du développement de la plante et en réponse à des stress, il est logique de penser que les transporteurs de sucres sont impliqués dans ces changements. Le but du travail était de suivre la répartition des sucres et l'expression des transporteurs correspondants dans les racines de la plante modèle Arabidopsis thaliana, en réponse à un stress osmotique. Afin de pouvoir récolter des racines, un système de culture en hydroponie a été mis en place. Après avoir vérifié l'homogénéité des plantes cultivées dans ce système, une étude de l'expression des gènes de transporteurs de sucre a été effectuée au cours du développement des plantes et de d'une journée (24h), en utilisant la technique de macroarray. Cette étude a révélé l'expression dans les racines de 3 transporteurs de saccharose (AtSUC1, AtSUC2 et AtSUC5), 2 transporteurs de polyols (AtPLT5 et AtPLT6) et 2 transporteurs d'hexoses (AtSTP7 et AtSTP13). Le suivi de la teneur en sucres solubles et en amidon ainsi que du transport à longue distance de [U-14C]-saccharose a permis d'émettre des hypothèses quant au rôle des transporteurs de sucres exprimés dans la racine. Afin de mimer un stress hydrique en hydroponie, un protocole d'application progressif d'un agent osmotique (polyéthylène glycol 6000) dans le milieu de culture a été élaboré. Ce système a permis de mettre en évidence que 5 des gènes de transporteurs de sucre identifiés dans la racine ont une expression qui varie dans ces conditions. Trois d'entre eux sont fortement réprimés : AtSUC1 / In plants, sugar allocation between source and sink organs is based on the activity of membrane transporters for sugars. As sugar fluxes are changing during development and in response to stress, sugar transporters are supposed to be involved in those changes. The aim of this work was to study sugar allocation and the corresponding transporters gene expression in the roots of the model plant Arabidopsis thaliana during an osmotic stress. In order to have access to the roots, an hydroponic culture system was developped. The homogeneity of the plants obtained with this system was checked and the expression of sugar tranporter genes was followed during development and during a 24h period was studied by a macro-array technique. The expression in the roots of the following genes was found: 3 sucrose transporters (AtSUC1, AtSUC2 and AtSUC5), 2 polyol transporters (AtPLT5 and AtPLT6) and 2 hexose transporters (AtSTP7 and AtSTP13). The sugar and starch content and the long distance of 14C-sucrose were measured and used to build some hypothesis on the role of sugar transporters in the roots. To mimick a water stress, an osmotic stress due to the progressive addition of Polyethylene-glycol was applied. This system demonstrated that 5 of the identified transporter genes display a change in expression: 3 are repressed (AtSUC1, AtSUC5 and AtPLT6) and 2 are over expressed (AtSUC2 and AtSTP13). Moreover, soluble sugar and starch accumulate in the leaves and 14C-sucrose transport to the roots is decreased in plants subjected to an osmotic stress. The respective role of transporters is discussed. The gene expression data were also confirmed with plants grown in rhizoboxes.

La chlordécone (CLD) est un insecticide organochloré qui a été utilisé principalement aux Antilles pour lutter contre le charançon du bananier (Cosmopolites sordidus). Sa faible dégradabilité dans le sol et sa dispersion dans les bassins versants entraînent une contamination durable des sols agricoles et des écosystèmes environnants. Cela pose un problème d’exposition pour l’Homme par la consommation de végétaux contaminés et pour l’environnement par le transfert de la molécule dans les chaînes alimentaires (bioamplification). Pour l’Homme, les principaux végétaux à risque sont les légumes-racines, en contact direct avec la CLD dans le sol, mais aussi les autres légumes car des résidus de CLD sont retrouvés dans les parties aériennes, tiges ou feuilles. Ce travail de thèse a porté sur le transfert sol-plante de la CLD, d’une part dans les tubercules des légumes-racines pour appréhender le risque sanitaire et d’autre part dans les graminées pour le risque environnemental. La lipophilie de la CLD joue un rôle majeur dans son transfert dans les plantes. La CLD a une affinité particulière pour les tissus lipophiles, notamment le périderme subérifié des tubercules et les parois cellulaires incrustées de lignine des vaisseaux du xylème. En outre, le transfert est dépendant de l’architecture de la plante, de sa physiologie et de l’histologie de ses organes. Nous avons mis en évidence deux voies de contamination des plantes par la CLD : l’absorption racinaire et l’adsorption sur le périderme des tubercules. Ces phénomènes sont suivis de la translocation de la molécule vers les tissus internes du tubercule par diffusion et vers la partie aérienne de la plante par évapotranspiration via les faisceaux vasculaires du xylème. Dans le cas des tubercules, nous avons distingué la part de contamination apportée par l’absorption racinaire de celle due à l’adsorption péridermique. Chez le radis, il a été montré que le phénomène prépondérant était la diffusion trans-péridermique. Une analyse du risque de contamination de tubercules couramment consommés aux Antilles (patate douce, dachine, igname) a été réalisée en se basant notamment sur l’architecture de la plante et l’histologie des tissus mis en place lors de la tubérisation. Concernant les graminées, la capacité de transfert de la CLD dans la partie aérienne de la plante a été étudiée chez plusieurs graminées usuelles. Le potentiel de contamination de la plante dépend de ses caractéristiques physiologiques (métabolisme) et de son cycle de vie (pérennité). Ces caractéristiques pourraient permettre d’orienter le choix de certaines graminées pour la phytoremédiation de la CLD. / Chlordecone (CLD) is an organochlorine insecticide mainly used in French West Indies to struggle against banana weevil (Cosmopolites sordidus). Its low degradability into soils and its spreading in catchment basins cause a sustainable contamination of agricultural soils and surrounding ecosystems. This leads to a human exposure risk, by food consumption of contaminated vegetables, and to an environmental risk by transfer of CLD in food chains. Main hazardous vegetables for human health are root-vegetables that are directly in contact of soil but also other vegetables because CLD residues are found in aerial parts of plant, leaves and shoots. The environmental risk seems to be the biomagnification of contamination in trophic chains due partly by consumption of contaminated plants. This work focused on the CLD soil-plant transfer, on the one hand in tubers of edible-roots for knowing the health risk and on the other hand in grasses for environmental risk. The CLD lipophilicity plays a major role in its transfer to plants. CLD exhibits a certain affinity for lipophilic tissues particularly for the suberised periderm of tubers and the xylem cell walls that are thickened by lignin. In addition, transfer depends on plant architecture, physiology and organ histology. Two ways of CLD plant contamination were highlighted: roots absorption and adsorption onto tuber periderm. These mechanisms are followed by CLD translocation towards internal tissues of tuber by diffusion and to above-ground parts of the plant within the transpiration stream occurring in vascular xylem vessels. For tubers, we distinguished between the contamination brought by roots absorption and the one brought by peridermic adsorption. In radish, the trans-peridermic diffusion was showed as the major way of contamination. A risk analysis mainly based on plant morphology and tissue histology set up during tuberization process was realized. For grasses, CLD transfer ability to aerial part of plant was studied in several usual gramineae (yam, sweet popato, dasheen). Plant contamination potential is mainly determined by its physiological traits (metabolism) and its life cycle (perenniality). These features could drive the choice of some gramineae to perform CLD phytoremediation.

La conductivité hydraulique racinaire (Lpr) traduit la facilité du passage de l'eau au travers des racines. Ce paramètre, majoritairement contrôlé par l'activité de canaux hydriques membranaires (aquaporines), est modulable par diverses contraintes environnementales. Ce travail a permis de caractériser, sur un même organisme (Arabidopsis), les effets d'un ensemble de contraintes abiotiques et biotiques, représentatives de situations environnementales, sur la Lpr. Alors que la flagelline n'affecte pas la Lpr, les contraintes osmotiques (NaCl, mannitol), oxydantes (H2O2, NO) et nutritionnelles (carence en phosphate, en nitrate, culture des plantes en nuit prolongée) inhibent la Lpr. Par contre, la réalimentation en phosphate ainsi que l'addition de saccharose à des plantes cultivées en nuit prolongée stimulent la Lpr. Une approche phosphoprotéomique quantitative, basée sur l'analyse par MS de protéines microsomales racinaires purifiées à partir de plantes cultivées dans trois de ces contextes (NaCl, NO, phosphate) a permis de quantifier les variations d'abondance de l'ensemble des aquaporines racinaires ainsi que de leur état de MPT. D'un point de vue qualitatif, 22 aquaporines ont été identifiées dans la racine ainsi que plusieurs types de MPTs, incluant des nouveaux sites de phosphorylation (7), de méthylation (13 à 15), de formylation (4) et de déamidation (25 à 26). D'un point de vue quantitatif, cette étude a permis de conclure que les observations réalisées au niveau de la Lpr sont la résultante de mécanismes multifactoriels incluant l'état de phosphorylation des trois sites de l'extrémité C terminale de PIP2;1/2;2/2;3, l'état de phosphorylation de l'extrémité N terminale de PIP1;1/1;2, ainsi que les aquaporines TIPs. Ce travail permet donc de proposer de nouveaux mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de la Lpr en réponse à des contraintes de l'environnement / The water uptake capacity of plant roots (root hydraulic conductivity, Lpr) is mainly determined by water channels (aquaporins) and is modulated by environmental constraints. The present work characterised, in a unique organism (Arabidopsis), effects on Lpr of abiotic and biotic constraints representative of environmental situations. Whereas flagelline does not affect Lpr, osmotic (NaCl or mannitol), oxidative (H2O2 or NO) and nutritional (phosphate or nitrate starvation, prolonged night) stimuli inhibit Lpr. However, phosphate and sucrose resupply stimulate Lpr. A phosphoproteomics approach based on MS analysis of microsomal proteins extracted from roots of plants cultivated in different environmental constraints (NaCl, NO,phosphate starvation and resupply) allowed to quantify variations of abundance of roots aquaporins and of their PTMs. As a qualitative point of view, 22 aquaporins were identified in roots as well as several post-translational modifications including new sites of phosphorylation (7), methylation (13 to 15), formylation (4) and deamidation (25 to 26). From a quantitative point of view, the present work drove to the conclusion that the modulations of Lpr result from multifactorial mechanisms including the phosphorylation status of the C terminal part of PIP2;1/2;2/2;3 and of the N-terminal part of PIP1;1/1;2 and TIP aquaporins. This study proposes new molecular mechanisms implicated in Lpr regulation in response to various environmental situations.

Les plants d'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) de fortes dimensions cultivés au Québec présentent fréquemment un développement racinaire insuffi₁sant (taux de rejet -14 %). Deux dispositifs expérimentaux ont été installés en pépinière pour évaluer l'effet des propriétés physico-chimiques de douze différents substrats sur le développement, la nutrition minérale et la capacité photosynthétique des plants. Les meilleures croissances des racines et des parties aériennes ont été observées chez les substrats dont le coefficient de diffusivité relative des gaz variait entre 0,005 et 0,015 [formule, voir le PDF] et dont la masse volumique apparente sèche se situait entre 0,10 et 0,11 g/cm3 . De plus, des relations significatives ont été observées entre la croissance et le pH, la capacité d'échange cationique et la concentration en magnésium, laquelle fut plus élevée dans les substrats qui contenaient de la vermiculite. Les propriétés du substrat ont également eu un effet significatif sur la masse des nouvelles racines produites lors du test de capacité de croissance des racines réalisé en conditions contrôlées.

Dans la continuité des projets du programme d'amélioration génétique de l'épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss.), l'utilisation de la variabilité génétique familiale pourrait améliorer l'enracinement des boutures. Des boutures d'épinette blanche, provenant de 75 familles unifamiliales, ont été produites et les échantillonnages, couvrant la phase d'enracinement (B+0) et deux saisons de croissance (B+l, B+2), ont permis d'évaluer les variables de croissance, d'architecture du système racinaire, les échanges gazeux et le statut nutritionnel. L'estimation des paramètres génétiques a montré que l'enracinement des boutures est sous contrôle génétique, notamment par des valeurs élevées d'héritabilités individuelle et familiale de la masse racinaire durant ces phases de croissance. Les corrélations génétiques mettent en perspective la relation entre la masse racinaire et le diamètre ou la hauteur. La variabilité génétique familiale d'enracinement est suffisamment importante pour inclure une sélection des pieds-mères utilisés aux fins du bouturage et ainsi améliorer l'enracinement chez l'épinette blanche.

Le premier chapitre de cette thèse est consacré, d'une part à l'étude des quotients kaehlériens et hyperkaehlériens dans le cadre banachique et, d'autre part, à la construction par quotient hyperkaehlérien (d'une variété banachique non hilbertienne par un groupe de Lie banachique) d'une variété hilbertienne qui s'identifie (en fonction de la structure complexe distinguée) soit à l'espace cotangent d'une composante connexe de la grassmannienne restreinte définie par G. Segal et G. Wilson, soit à une complexification naturelle de cette grassmannienne. Le second chapitre comprend trois parties. La première partie est consacrée à la classification des orbites coadjointes affines hermitiennes symétriques irréductibles des L*-groupes de type compact. La seconde partie est consacrée a la démonstration du théorème de Mostow pour un L*-groupe semi-simple de type compact. Dans la troisième partie, je construis une structure hyperkaehlérienne sur les orbites complexifiées des orbites coadjointes affines hermitiennes symétriques des L*-groupes semi-simples de type compact.

Le but de cette étude est de comprendre l’effet d’une irrigation par les eaux usées et /ou de la fertilisation par les engrais chimiques sur la productivité aérienne et souterraine d’une plantation de saule Salix miyabeana SX67 en CICR dans un contexte de filtre végétal. Nous avons d’une part évalué l’impact de diverses doses d’eau usées et/ou de la fertilisation minérale sur les rendements en biomasse ligneuse d’une culture de saules au cours d’un cycle de croissance de deux ans. D’autre part et pour la même période nous avons comparé le développement racinaire (biomasse, morphologie et distribution dans le sol) suite aux divers traitements. Les résultats ont montré qu’au terme de deux ans de croissance, les traitements par les eaux usées aussi bien que celle par les engrais a permis l’augmentation des rendements de la biomasse aérienne de notre culture de saules avec un effet plus prononcé suite au traitements des eaux usées qu’à celui du fertilisant chimique. Nous avons mesuré des productivités en biomasse aussi élevées que 39,4 Mg ha-1 et 54,7 Mg ha-1 et ce pour les parcelles qui ont reçu la plus grande quantité d'eaux usées, respectivement pour les saules non fertilisé et fertilisé (D3-NF et D3-F). La majeure partie du système racinaire était en superficie avec 92-96% des racines (racine fine et racine grosse) concentrées dans les premiers 40 cm de sol et nous avons trouvé que la biomasse des racines fines était comprise entre 1,01 et 1,99 Mg ha-1. Généralement la fertilisation chimique n’a pas eu d’effet sur les rendements en biomasse des racines totales et/ou fines. Bien que l’irrigation par les eaux usées ait entraîné une réduction statistiquement significative de la biomasse racinaire, néanmoins cette réduction n'était pas linéaire (avec une réduction de la biomasse de D0 à D1, une augmentation de D1 à D2 pour réduire de nouveau de D2 à D3). Cette tendance porte à penser qu'au-delà d'une certaine quantité d'eau et de nutriments (suite à l’irrigation par les eaux usées), le développement du système racinaire des saules est affecté négativement, et bien que la biomasse aérienne soit restée élevée sous le traitement D3, nous pensons que le développement de la plante a été quelque peu déséquilibré. Aucun changement significatif n'a été constaté dans les traits morphologiques liés à l'irrigation par les eaux usées. / The aim of this study was to understand the effect of both wastewater and/or mineral fertilisation on above- and belowground biomass of a Salix miyabeana SX67 willow SRC in a filter vegetation context. We firstly assessed the impact of various doses of wastewater and/or mineral fertilization on biomass yield after two season growth. On the other hand and during the same period we estimated root production and assessed vertical root distribution and roots morphology in response to various treatments doses. The results showed that after two years of growth both mineral fertilization and wastewater sewage fertilization enhanced willow aboveground biomass yields, with a more accurate effect due to wastewater irrigation than the mineral fertilization. We recorded high biomass yields such as 39.4 Mg ha-1 and 54.7 Mg ha-1 respectively for unfertilized and fertilized plants plots which benefits with the largest amount of wastewater (D3-NF and D3-F). We found that most of the roots were contained in top soil layers with 92-96% of the total roots (including fine and coarse roots) concentrated within the first 40 cm of soil depth, fine root biomass ranged between 1.01 and 1, 99 Mg ha-1. Neither mineral fertilization nor wastewater sewage irrigation showed an effect on total or fine roots biomass yields. Although we found a statistically significant decrease prior to wastewater treatments, this reduction was not linear (with a decrease of the biomass from D0 to D1, increased from D1 to D2 to go down again from D2 to D3). This pattern suggests that beyond a certain amount of water and nutrients (due to irrigation with wastewater) the development of the willow root system is negatively affected, and although the aboveground biomass remained high in the D3 treatment, we believe that the development of the plant was somewhat unbalanced. No significant changes were found in the deep morphological traits related to irrigation with sewage wastewater.