Etude agrophysiologique, biochimique, protéomique de l'impact de l'arsenic inorganique pentoxyde et trioxyde chez 4 espèces végétales : 2 espèces annuelles (Lycopersicum esculentum et Zea mays) et deux espèces pérennes (Agrostis tenuis et Dechampsia cespitosa)

Agrophysiologic, biochemical and proteomic study of the inorganic pentoxide and trioxide arsenic effects on four plant species : two annual species (Lycopersicum esculentum and Zea mays) and two perennial species (Agrostis tenuis and Deschampsia cespitosa)

• Auteur / Autrice : Isabelle Duquesnoy
• Direction : Gérard Ledoigt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et génétique végétale
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Phytorestauration

Sites contaminés

Germination

Arsénites (chimie)

Semi-métaux

Maïs

Zea

Arséniates

Arsenic -- Composés

Arsenic

Résumé

L'arsenic est un métalloïde naturellement présent dans l'environnement, majoritairement sous formes inorganiques (arsenate (As(V) et arsenite (As(III) qui se trouvent être les plus toxiques pour les organismes vivants posant ainsi un réel problème de santé publique. Différentes méthodes de bio-réhabilitation des sols contaminés sont en cours de développement. Toutefois, la phytoremédiation, réhabilitation par les plantes, est complexe et les mécanismes de tolérance mis en place par les végétaux à la base du procédé ne sont pas vraiment élucidés. Ce travail a pour pour objectif de contribuer à la compréhension des mécanismes de toxicité et de tolérance chez différentes espèces dites sensibles et tolérantes. L'analyse d'un ensemble de paramètres physiologiques, biochimiques et protéomiques a été conduite chez 2 espèces annuelles cultivées (L. Esculentum et Z. Mays) et 2 espèces pérennes endémiques (A. Tenuis et D. Cespitosa) à travers différentes conditions de milieux hydroponiques arséniés (associant forme d'As (As(V) et As(III)), concentrations (134 et 668 µM) et pH (4-7 et 9). Une inhibition de paramètres de croissance (RRL, RFB, RDB) a été observée chez les quatre espèces, dépendantes des conditions de concentration et de forme d'As voire de valeur de pH du milieu. Toutefois, il est ressorti des résultats physiologiques de L. Esculentum un comportement de tolérance cararctérisé par une croissance maintenue et la stimulation du système enzymatique antioxydant. Ainsi, L. Esculentum montre une tolérance au stade de germination à la forme As(V) à pH9, non observée pour les autres espèces. D. Cespitosa, connue pour être une espèce tolérante hyperaccumulatrice de l'élément arsenic a montré un seuil de tolérance à cet élément fonction de la concentration. Les activités enzymatiques antioxydantes ne sont pas apparues systématiquement stimulées dans leur ensemble. Il ressort que la tolérance, dans la majorité des cas, ne concernerait qu'un pool d'enzymes, et non la totalité et serait variable selon les conditions de milieu, les espèces et organes. Il est intéressant aussi de souligner que l'espèce pérenne A. Tenuis (espèce pseudométallophyte accumulatrice) montre une utilisation limitée de ce type de mécanismes de défense bien que tolérante à une majorité des milieux arseniés étudiés, alors que D. Cespitosa fait largement appel à ce système enzymatique antioxydant avec un niveau de tolérance plus limité. Le protéome foliaire de A. Tenuis montre suite à l'exposition arseniée une fragmentation de protéines fonctionnelles (Oxygen-Evolving Enhancer protein, RuBisCO LSU et SSU, RuBisCo activase et ATP synthase) impliquées dans les processus respiratoires et photosynthétiques particulièrement la RuBisCO, illustrant une réorganisation métabolique de la plante. L'identification d'autres protéines foliaires suggère la probable implication de ces dernières dans les mécanismes de tolérance d'A. Tenuis à l'arsenic