Etude des mécanismes d'accumulation du cadmium chez Arabidopsis thaliana (écotype Wassilewskija) et chez un mélèze hybride (Larix x eurolepis) par des approches moléculaire et développementale

Discipline

Biologie Sciences Santé

Classification

Sciences de la terre

Mots-clés libres

environnement, pollution et polluants, stress, gènes, sols, plantes, métaux

Mots-clés

Mines (sites d'extraction)Thèses et écrits académiques,

Polluants - Pollution - Aspect environnemental - Sols - Plantes - Thèses et écrits académiques,

Environnement - Applications scientifiques - Thèses et écrits académiques

Face à la toxicité provoquée par les éléments traces métalliques dans l'environnement, les végétaux ont développé différentes stratégies de défense. Cependant à ce jour, aucune étude exhaustive (moléculaire, biochimique et développementale) n'avait encore été menée chez Arabidopsis thaliana en réponse au cadmium (Cd). Notre travail a donc consisté à étudier les mécanismes mis en jeu en réponse au Cd chez l'écotype Wassilewskija (Ws) d'A. thaliana par des approches moléculaire, biochimique et d'étude phénotypique. Dès 50 μM de Cd, les plantules âgées de 14 jours développent une « réponse morphogénique induite par le stress » (RMIS) au niveau des racines qui se traduit par un raccourcissement de la racine principale et l'initiation multiple de racines secondaires. Parallèlement, l'activité des enzymes de la voie de synthèse des phytochélatines ou PC (glutamylcystéine synthétase, glutathion synthétase et phytochélatine synthase) est stimulée dans la plante entière avec cependant une accumulation plus importante de PC et de Cd dans les racines. Au niveau transcriptionnel, seules les PC synthases sont spatialement régulées en présence de 100 μM de Cd avec une surexpression des gènes PCS1 et PCS2 dans les parties aériennes et les racines respectivement. L'étude transcriptomique sur la totalité du génome d'A. thaliana a montré la surexpression de gènes codant notamment des transporteurs potentiels de Cd dans les racines et les parties aériennes, ce qui est en accord avec la présence du métal dans différents organes de la plante. Enfin, nous avons montré que l'écotype Ws est plus tolérant au Cd que les écotypes Columbia et Landsberg erecta. Notre travail s'est aussi focalisé sur la réponse au Cd de jeunes plants de mélèze hybride (Larix x eurolepis) obtenus par embryogenèse somatique. Excepté un raccourcissement de la racine principale, le développement du mélèze n'est pas altéré par 1,5 mM de Cd. Bien que la voie de synthèse des PC soit aussi stimulée en réponse au Cd, il semblerait qu'une autre voie de chélation du métal, probablement au niveau pariétal, intervienne dans la mise en place de la tolérance chez le mélèze.