Étude de l’effet du silicium chez Hordeum marinum sous déficiences nutritionnelles

Effect of silicon in Hordeum marinum under nutritional deficiencies

• Auteur / Autrice : Mariem Ksiaa
• Direction : Arnould Savouré, Chedly Abdelly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie moléculaire végétale
• Date : Soutenance le 07/07/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Najoua Karray Bouraoui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Baudouin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Berthomieu, Abdelilah Chaoui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis thaliana

croissance et développement

Graminées

Proline

Sols -- Teneur en fer

Facteurs abiotiques

Silicium

Physiologie végétale

Mots clés libres

Contraintes abiotiques

Déficience ferrique

Silicium

Proline

Hordeum marinum

Arabidopsis thaliana

Abiotic stress

Iron deficiency

Silicon

Proline

Hordeum marinum

Arabidopsis thaliana

Résumé

Le silicium (Si) est un élément ubiquitaire, présent en grandes proportions dans le sol. Il n’est pas considéré comme un élément essentiel pour les plantes. Cependant l’addition de Si dans des cultures de plantes sous contraintes abiotiques leur confère une meilleure tolérance. Ce travail avait pour premier objectif d’étudier l’effet du silicium sur une espèce végétale (Hordeum marinum) sous déficience ferrique. Cette espèce, accumulatrice de Si, présente un grand intérêt dans la valorisation de zones marginales. Dans une première partie, l’étude des paramètres de croissance, du statut hydrique, échanges gazeux photosynthétiques, des teneurs en pigments photosynthétiques de la fluorescence chlorophyllienne et de l’accumulation du fer, a montré que l’ajout de Si est un traitement très intéressant pour la correction des effets délétères de la déficience ferrique. A l’issue de ces observations, nous avons cherché à savoir si un prétraitement des grains d’H. marinum par du Si était une alternative intéressante à l’amélioration de la croissance de cette espèce en présence d’une carence en fer. Les résultats obtenus montrent que le taux de germination, les paramètres de croissance, l’intégrité membranaire, l’activité d’enzymes antioxydantes et les quantités des sucres solubles sont améliorés par ce pré- traitement au Si tout au long du développement de la plante soumise à un milieu pauvre en Fe. La dernière partie de ce travail avait pour objectif d’étudier la réponse d’Arabidopsis thaliana, une plante n’accumulant pas le Si, en présence d’une concentration toxique en proline. Les résultats montrent que le silicium agit de facon positive sur la germination, le développement et la gestion du stress oxydant d’A. thaliana, et ceci par le biais d’une possible action directe ou indirecte sur le métabolisme de la proline.

Silicon (Si) is a ubiquitous element; it is considered to be the second most abundant element in the lithosphere after oxygen. It is not considered as an essential element for plants. However, the addition of Si in crops under abiotic stress gives them a better tolerance to stress. The first objective of this work was to study the effect of Si in Hordeum marinum, a plant species known to accumulate Si, under iron deficiency. This Poaceae species is of interest for livestock fodder and valorization of marginal zones. Our results indicate that growth parameters, water status, photosynthetic gas exchange, photosynthetic pigment contents, chlorophyll fluorescence and iron accumulation are improved by Si treatment when plants are grown under iron deficiency. We also investigated the effect of seed priming with Si in H. marinum seeds as an inexpensive and easy method to alleviate the effect of stress. Our results showed that germination rate, growth parameters, membrane integrity, activities of antioxidant enzymes and soluble sugar content are all improved by Si pre-treatment in plants growing under iron deficiency. The last objective of this work aimed to understand the behavior of Arabidopsis thaliana, a non-accumulating Si species, in response to stress. Interestingly, our results show that silicon acts positively on germination, development and antioxidant stress in A. thaliana, possibly through a modulation of proline metabolism.