Influence de l'aluminium et des sols acides sur la croissance du sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii, Mirb.) : rôle de la paroi dans les réponses au stress aluminique

Discipline

Sciences du végétal

Classification

Sciences de la vie, biologie, biochimie

Mots-clés libres

Pseudotsuga menziesii, Pectines, Paroi cellulaire, Tolérance, Sols acides, Stress aluminique

Mots-clés

Pin d'Orégon,

Aluminium - toxicité,

Sols acides

En Europe, les forêts de résineux sont très répandues et connues pour modifier les caractéristiques physicochimiques des sols forestiers, essentiellement en termes d’acidité. A des pH inférieurs à 5,5, l’aluminium naturellement présent dans le sol est solubilisé et se retrouve sous une forme mobile (Al3+),biodisponible et par conséquent toxique pour les plantes. Les travaux menés ont porté plus particulièrement sur le sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii), un conifère largement répandu en France et particulièrement dans la région Limousin. Plusieurs conditions de culture différentes (conditions contrôlées in vitro et conditions semi contrôlées sous serre sur sols forestiers acides et riches en Al potentiellement phytodisponible), ont été utilisées pour étudier, à des stades de développement différents (stade plantules et stade jeunes arbres) et pour des périodes d’exposition différentes (2 et 11 mois) les réponses du sapin de Douglas suite à son exposition à l’Al. Les résultats ont montré que la croissance du sapin de Douglas et sa nutrition minérale sont perturbées quand les plantules sont exposées à des concentrations élevées en Al (500 μM AlCl3 in vitro ; environ 1 mg Al.g-1 sol sec avec des pH d’environ 5 sur sols forestiers). Les symptômes de toxicité concernent essentiellement les racines qui accumulent la majorité de l’Al absorbé par la plante, l’aluminium étant préférentiellement localisé dans les parois cellulaires des tissus de la pointe racinaire. Face à la toxicitéaluminique, le sapin de Douglas développe différentes stratégies. D’une part, la caractérisation chimique de la paroi cellulaire a mis en évidence des modifications quantitatives et qualitatives dans la composition polysaccharidique de la paroi notamment en pectines (plus riches en acides alacturonique et moins ramifiées) suite à une régulation de l’activité pectine méthylestérase, et en hémicelluloses (plus riches en glucomannanes), suggérant un processus de rétention de l’Al dans les structures pariétales. D’autre part, au niveau intracellulaire, les résultats ont montré une stimulation de l’activité guaïacol peroxydase, une enzyme clé dans la réduction des symptômes du stress oxydatif induit dans des conditions de stress aluminique ainsi qu’une accumulation de la proline, potentiellement capable de chélater l’Al à l’intérieur de la cellule. Ainsi, le sapin de Douglas présente un seuil de tolérance à l’Al relativement élevé comparable à celui d’autres conifères. Cette tolérance met en jeu une stratégie à l’échelle cellulaire basée à la fois sur l’exclusion au niveau pariétal mais aussi de façon complémentaire sur des mécanismes de chélation au niveau intracellulaire.