Implication des espèces réactives de l'oxygène (ero) dans la régulation de la capacité antioxydante et du métabolisme de la proline chez Arabidopsis Thaliana sous contraintes hydriques

Involvement of reactive oxygen species (ros) in the regulation of antioxidant capacity and proline metabolism in Arabidopsis Thaliana under water stress

• Auteur / Autrice : Kilani Ben Rejeb
• Direction : Chedly Abdelly, Arnould Savouré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie Cellulaire et Moléculaire des Plantes
• Date : Soutenance le 11/06/2015
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Adaptation des plantes à des contraintes environnementales
• Jury : Président / Présidente : Mokhtar Lachaâl
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mustapha Rouis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zeineb Ouerghi Abidi, Alain Bouchereau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis thaliana

NADPH oxydase

Mots clés libres

Signalisation

Espèces réactives de l'oxygène

Capacité antioxydante

Proline

Arabidopsis thaliana

Contrainte osmotique

Antioxydant activity

Proline

Résumé

La caractérisation de la réponse au sel d'un mutant d'A.thaliana déficient dans la synthèse de la proline (p5cs1-4) a montré que la salinité affecte de la même manière les relations hydriques et l'homéostasie ionique chez les deux génotypes. La pulvérisation foliaire de proline sous contrainte saline améliore la capacité antioxydante chez le mutant p5cs1-4 et rétablit sa croissance ainsi que son activité photosynthétique. L'analyse des relations entre la production précoce de H2O2 par la NADPH oxydase et la défense antioxydante chez A. thaliana soumise à la salinité a montré que l'exposition des plantes sauvages à 200 mM NaCl pendant 24 h conduit à une accumulation transitoire de H2O2, suivie d'une augmentation des activités des enzymes Catalases, Ascorbate peroxydases et Glutathione reductases. En présence de sel, le prétraitement des plantes par le DMTU, un chélateur de H2O2, ou le DPI et l'imidazole, deux inhibiteurs des NADPH oxydases, conduit à de faibles activités des enzymes antioxydantes. Le double mutant affiche également des activités faibles de ses enzymes antioxydantes. La meilleure performance des plantes sauvages par rapport aux mutants se traduisant par une meilleure aptitude de protéger ces tissus contre le stress oxydatif. En outre, l'accumulation de la proline est précédée par des niveaux élevés de H2O2 et l'utilisation de DMTU supprime l'accumulation de la proline chez les plantes soumises aux contraintes osmotiques. Les résultats ont montré également que de DPI, ainsi que des mutants knock-out conduisent à une inhibition de l'activité de l'enzyme-clé de la synthèse de la proline.

Characterization of salt stress response in A. thaliana p5cs1-4 mutant defective in proline biosynthesis showed that no significant difference was observed in the leaf water status and Na+/K+ ratio between salt-treated WT and p5cs1-4 seedlings, suggesting that the salt hypersensitivity of the mutant was not due to the disruption of water uptake or Na+/K+ homeostasis. Foliar application of proline under salt stress increased the antioxidant activity in the p5cs1-4 mutant and restored its photosynthetic activity. The analysis of the relationship between the early production of H2O2 by the NADPH oxidase and the antioxidant defense in A. thaliana subjected to salinity showed that short-term salt exposure led to a transient and significant increase of H2O2 concentration, followed by a marked increase in Catalase, Ascorbate peroxidase and Glutathion reductase activities, pre-treatment with either dimethylthiourea, a chemical trap for H2O2, or two NADPH oxidase inhibitors such as imidazol and diphenylene iodonium, significantly decreased the above-mentioned enzyme activities under salinity. atrbohd/f double mutant plants failed to induce the antioxidant response under the culture conditions. The better performance of the WT was related to the plant ability to deal with the salt-induced oxidative stress as compared to atrbohd/f. In addition NaCl or mannitol stress resulted in a transient increase in H2O2 content followed by an accumulation of proline upon stress. In contrast DMTU and DPI were found to significantly inhibit proline accumulation. Expression level of the key enzyme involved in the biosynthesis of proline was observed to be diminished by DPI and in atrboh mutants.