Implication de NO dans la régulation du recyclage de l’ascorbate dans les fruits de tomate (Solanum lycopersicum, cv micro-Tom) et en réponse à une contrainte environnementale

Implication of NO in the regulation of ascorbate recycling in tomato fruits (Solanum lycopersicum, cv micro-Tom) and in response to an environmental stress

• Auteur / Autrice : Sanders Junglee
• Direction : Laurent Urban, Félicie Lauri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 19/06/2014
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Qualisud (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Baldet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rebecca Stevens, Emmanuel Baudoin, Luc Bidel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Baldet, Mondher Bouzayen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antioxydants

NO-synthase

Abscissique, Acide

Plants -- Qualité

Amélioration génétique

Tomate

Mots clés libres

Acide abscissique

Antioxydants

Ascorbate

Déficit hydrique

Oxyde nitrique

Tomate

Abscissic acid

Antioxidant

Ascorbate

Nitric oxide

Tomato

Water stress

Résumé

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.