Dissertations / Theses on the topic 'Plantes – Cellules et tissus – Biotechnologie'

Au cours de la fermentation naturelle de coffea arabica l. , les bacteries lactiques et les levures sont les micro-organismes qui se developpent le plus. Les souches majoritaires appartiennent aux genres klebsiella, erwinia, leuconostoc, cryptococcus et candida. La microflore est stable selon l'annee et la region. La microflore metabolise 45%/ms du tissu mucilagineux sous forme de sucres simples et produit 5,8%/ms d'acide lactique. Ces rendements de conversion suggerent la superposition de plusieurs metabolismes (fermentations heterolactique, peut-etre alcoolique, respiration,). La flore sur pectine est constante et les souches isolees (erwinia herbicola et klebsiella pneumoniae) produisent des pectatelyases dont l'activite est nulle au ph de la fermentation et sur les pectines methylees. Seul lactobacillus brevis 166, isole a une frequence faible, produit une polygalacturonase compatible avec les conditions fermentaires. En atmosphere sterile, aucune fluidification du tissu n'est observee et l'acidification par les micro-organismes semble indispensable. Avant et apres fermentation, les cellules du tissu mucilagineux sont entourees de parois cellulaires de composition similaire et les pectines sont faiblement hydrolysees. L'acidification du milieu fermentaire limite la dissociation des fonctions carboxyles des pectines et induit une legere perte du calcium parietal. Les lysines et cysteines des proteines parietales sont moins accessibles au dosage apres fermentation et semblent impliquees dans des additions covalentes sur des acides phenols oxydes. La fluidification du tissu mucilagineux semble donc due a des modifications physico-chimiques des parois cellulaires et non a une pectinolyse. Au niveau industriel, l'utilisation d'eau au cours des etapes prefermentaires ralentit la fermentation. L'arret du procede peut etre decide en utilisant le ph comme traceur. Les procedes sec donnent une fluidification rapide par une microflore homogene. Une reorganisation du travail est alors necessaire pour arreter les fermentations plus tot. Le controle microbiologique par addition de lb plantarum ou lb brevis est envisageable pour standardiser la microflore et ameliorer la degradation du tissu. Ces ameliorations technologiques permettraient aux producteurs de cafe de controler la qualite et le prix du produit fini.

La culture in vitro de quatre especes de gypsophila nous a permis de mettre en evidence une variabilite des caracteres morphololiques des differentes souches: nous avons obtenu des souches tissulaires chlorophylliennes constituees de tiges feuillees a partir des especes g. Paniculata et g. Muralis, et de cals formas de cellules indifferenciees a partir des especes g. Paniculata, g. Petraea et g. Repens. L'etude de la teneur en saponines triterpeniques de ces differentes souches cultivees en milieu gelose a ete realisee par un dosage indirect d'une prosaponine, le gypsogenine 3,0-glucuronide (g3,0g) qui peut etre obtenu apres hydrolyse acide des saponines de racines de gypsophile. Les quatre especes de gypsophile accumulent in vitro le g3,0g a des taux variables, l'espece g. Paniculata renfermant les souches les plus productrices du souchier (0,13% ms). Le passage en milieu liquide d'une souche tissulaire de g. Paniculata a permis de produire en presence d'acetate de sodium (2##1#4 c) de grandes quantites de g3,0g (activite specifique=184,6 kbq. Mm##1). L'utilisation de concentrations croissantes de g3,0g introduit dans la suspension cellulaire de saponaria offinalis (qui ne produit pas in vitro cette saponine), nous a permis de definir la concentration maximale de g3,0g toleree par les cellules. Cette dose (5 10##2 mm) ne perturbe ni la croissance des cellules (determinee par la mesure du nombre total de cellules et par la teneur en glucose residuelle du milieu de culture), ni la viabilite cellulaire, (evaluee pour le pourcentage des cellules mortes, par la consommation des cellules en oxygene dissous dans le milieu de culture et par la capacite des cellules a reduire le chlorure de triphenyl tretazolium (ctt) en un compose rouge, le formazan). L'utilisation de g3,0g radioactif nous a montre que substrat etait rapidement glycosyle par les cellules de s. Officinalis en suspension

Un protocole d'isolement de protoplastes de feuilles, tiges et racines de phalaenopsis et d'epidendrum, ainsi que des protocormes d'epidendrum, debarrasses des debris et des cristaux aciculaires d'oxalate de calcium, a ete standardise. Le melange enzymatique utilise comprend 1,5% de cellulase rs et 1% de macerozyme r10 prepare dans une solution de cac12 10 mm, du mannitol a 0,3 m et 10 mm de mes. Les protoplastes issus de feuilles, tiges et racines de phalaenopsis et d'epidendrum ont montre un haut taux de viabilite et de regeneration de la paroi, bien qu'aucune division n'ait ete observee. Seuls les protoplastes isoles a partir de protocormes d'epidendrum se sont divises. Ces protocormes, suivant leurs conditions de multiplication, ont une apparence normale ou vitreuse. Ces protocormes vitreux se caracterisent entre autre par un taux de multiplication superieur et un rapport ms/mf, une teneur en proteines, une activite peroxydasique soluble et une capacite de biosynthese d'ethylene plus faible. Les protoplastes issus de ces protocormes ont un taux de division 3 a 4 fois superieur. Suite a des divers pretraitements des protocormes avec des activateurs ou des inhibiteurs d'ethylene, le taux d'emission d'ethylene a ete mesure au moment de l'obtention des protoplastes et une relation inverse a ete obtenue entre le niveau de biosynthese d'ethylene et la reactivite des protoplastes mais ceux-ci ne se sont pas developpes au-dela du stade 3 a 4 cellules

Les pousses feuillées, les cals et les suspensions cellulaires d'Hypericum perforatum L. Cultivés in vitro ont été utilisés comme des modèles expérimentaux pour l'étude des effets de quelques facteurs exogènes sur la production de métabolites secondaires. Les méthodes analytiques développées dans ce travail ont permis le dosage de l'hypéricine, de la pseudohypéricine et d'autres métabolites secondaires extraits des explants cultivés in vitro. Afin de déterminer si la production de métabolites secondaires pouvait être augmentée, des cultures in vitro ont été soumises à des phytohormones (auxines et cytokinines) et des éliciteurs chimique (acide jasmonique, acide salicylique, pectine et chitine). Afin d'évaluer les réponses aux éliciteurs biotiques, les suspensions cellulaires ont été traitées avec des extraits de mycélium de trois champignons Fusarium oxysporum, Phoma exigua et Botrytis cinerea. Les pousses feuillées produisent des métabolites secondaires. Les cals et les suspensions cellulaires répondent rapidement à l'application d'éliciteurs exogènes. Les éliciteurs fungiques, les acides jasmonique et salicylique sont des éliciteurs efficaces pour la productions de métabolites secondaires dans des suspensions cellulaires d'Hypericum. La production de métabolites secondaires par des cellules d'Hypericum peut être partiellement modifiée par l'addition d'éliciteur. Des cultures bien contrôlées pourraient éventuellement être utilisées comme une source pour une production rapide et accrue d'hypéricine et de pséudohypericine.

L'histoire de la culture des tissus végétaux de la seconde moitié du XIXe siècle au XXe siècle révèle l'évolution de nombreux aspects de la biologie et physiologie végétales en construction, pour comprendre comment on maîtrise les parties végétales, leurs besoins et leur capacité à survivre isolées en dehors de l'organisme et en conditions artificielles. Au-delà du travail historique sur le développement de ces cultures - aux Etats-Unis, en Allemagne et en France - la thèse est une étude épistémologique de l'évolution de la représentation des conceptions théoriques sur les potentialités de la cellule et ses limites. En outre, cette étude insiste sur le caractère très empirique de la mise au point de ces méthodes expérimentales. Nous mettons en évidence le fait que les cultures sont des objets d'étude tout en étant des instruments de cette recherche en biologie ; nous étudions aussi les liens très étroits avec la physiologie de la nutrition et de la division cellulaire, impliquant la question des hormones végétales et engageant le concept même de cellule. Cette histoire étant liée à la génétique, la biochimie, la cytologie, et après la seconde guerre mondiale, à la biologie moléculaire, l'étude des cultures cellulaires est une problématique originale pour étudier les transformations importantes de la biologie contemporaine
The history of the plant tissue culture in the second half of the XIXe century at the XXe century shows the evolution of many aspects of the evolution of plant biology and physiology, to understand how to control the vegetable parts, their needs and their capacity to survive isolated and in artificial conditions. Beyond an historical work on the development of these cultures - in the United States, in Germany and in France -the thesis is an epistemological study of the evolution of the representation of the theoretical conceptions on the potentialities of the cell and its limits. Moreover, this study insists on the very empirical character of the development of these experimental methods. We emphasize that the cultures are objects of study while being instruments of this research in biology; we study also the very close links with the physiology of the nutrition and the cellular division, implying the question of the vegetable hormones and engaging the concept of cell itself. This history being related to the genetics, biochemistry, cytology, and after the second world war, molecular biology, the study of the cellular cultures is an original problematic for studying the important transformations of contemporary biology

Les microcodium sont des fossiles calcaires, arborescents, de dimension millimetrique, dont la nature n'est toujours pas etablie avec certitude. Ces fossiles correspondent aux restes d'etres vivants souterrains endolithes, qui apparaissent au campanien et semblent s'eteindre au pliocene. Recemment, plusieurs auteurs ont decrit dans des sols actuels des racines calcifiees de structure comparable a celle des microcodium. Ce travail a pour objectif de comparer l'architecture, la structure et la composition des microcodium et des racines calcifiees actuelles, afin de tester l'hypothese d'une origine racinaire des microcodium. Les principaux resultats acquis consistent en la mise en evidence chez les microcodium de ramifications de type lateral monopodial en la mise en evidence de la presence systematique de stries d'accroissement au sein des prismes constitutifs, et en l'analyse de la composition isotopique des carbonates constitutifs. La comparaison avec les racines calcifiees actuelles montre que les microcodium consistent tres probablement en des racines de vegetaux superieurs, mais appartenant a un groupe fossile disparu actuellement. Differents elements suggerent qu'il pourrait s'agir d'un groupe apparente aux premieres monocotyledones

Le mutant symbiotique te7 de medicago truncatula, obtenu par mutagenese chimique, forme des nodules non fixateurs avec les souches sauvages de r. Meliloti testees. Cette mutation, monogenique et recessive, n'affecte ni les premieres etapes de la symbiose (deformations de poils absorbants et divisions corticales), ni le nombre de nodules formes. Les nodules induits sur les racines du mutant te7 se repartissent en deux classes. D'une part, les nodules sont petits, vides de bacteries et analogues a ceux induits par des bacteries symbiotiques deficientes en polysaccharides de surface. D'autre part, les nodules sont allonges et leur tissu central est envahi par un reseau dense de cordons d'infection. Les bacteries liberees des cordons ne se differencient pas en bacteroides et les cellules vegetales degenerent rapidement. Dans ces nodules envahis, les nodulines precoces enod2, enod5, enod8, enod11 et enod12 sont exprimees alors que des nodulines tardives telles que la leghemoglobine ne le sont pas. Parallelement a la progression des cordons d'infection pendant l'organogenese nodulaire, des reactions de defense de la plante contre le cordon d'infection sont visibles: des depots de polyphenols sur la paroi des cellules du cortex racinaire traversees par les cordons ainsi que des appositions parietales nombreuses, non polyphenoliques, sur les cordons d'infections matures dans le tissu central. Les proportions de nodules envahis ou non-envahis dependent de la souche sauvage utilisee. L'addition d'inhibiteurs de la synthese d'ethylene permet une augmentation du taux d'envahissement des nodules. Cependant, dans aucune de ces conditions, la maturation des bacteries en bacteroides n'est restauree, et les nodules restent incapables de fixer l'azote. L'effet principal de la mutation est donc un blocage de la multiplication et la differenciation des bacteries liberees dans le cytoplasme de l'hote. Neanmoins, certaines reactions observees precocement, reactions de defense et ralentissement de la progression des cordons d'infection, montrent que la mutation a affecte un gene intervenant des le debut de l'etablissement de la symbiose

Les fucosyltransférases sont les enzymes responsables du transfert d'un groupement fucose à partir du GDP-fucose sur des accepteurs variés (oligosaccharides, protéines,...). Chez l'homme, les rôles de ces glycosyltransférases sont importants dans un grand nombre de processus biologiques et pathologiques. De nombreuses fucosyltransférases existent chez les végétaux. Notamment FuT1, qui transfert un fucose en 1,2 sur un résidu galactose du xyloglucane : l'une des hémicelluloses majeures de la paroi des dicotylédones. Ce polysaccharide ramifié est très étudié en raison de ses applications actuelles et potentielles dans différents secteurs de l'industrie : textile, alimentation, pharmaceutique, etc. Les objectifs de ce doctorat ont été d'obtenir des informations biochimiques et structurales sur la fucosyltransférase AtFuT1 de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Pour cela, une forme recombinante soluble de l'enzyme a été produite avec le système baculovirus /cellules d'insectes. De manière à obtenir suffisamment de protéines pour les études structurales, une méthode de culture en suspension des cellules a été mise en place au laboratoire. Un protocole de purification en deux étapes, impliquant une chromatographie par affinité puis par exclusion de taille, a permis d'obtenir à partir d'un litre de culture cellulaire entre un à deux mg de protéine pure et homogène. Ce résultat a permis de mieux comprendre le comportement de l'enzyme vis-à-vis de ses substrats (GDP-fucose et xyloglucane), d'obtenir des cristaux de la protéine et de résoudre la structure 3D d'AtFuT1 en complexe avec le GDP et un oligosaccharide dérivé du xyloglucane, à une résolution de 2,2 Å. La forme AtFut1 produite se comporte en solution et dans le cristal sous forme d'un dimère non covalent. La protéine adopte un repliement qui est un variant du type GT-B classique. Parallèlement à ces travaux, des tests d'activité glycosyltransférase ont été mis au point permettant le criblage de nombreuses conditions de réactions. L'ensemble des méthodes et techniques développées constitue une base utile, devant faciliter la caractérisation d'autres glycosyltransférases
Fucosyltransferases are enzymes that transfer a fucose residue from GDP-fucose on varied acceptors (oligosaccharides, proteins). In Human, these glycosyltransferases are involved in many biological and pathological processes. Numerous fucosyltransferase exist in the plant kingdom. Among them, FuT1 transfers a fucose linked in 1,2 onto a galactose of xyloglucan: a major hemicellulose of dicots cell wall. This branched polysaccharide is intensively studied because of its current and potential industrial applications in textile, food, pharmaceuticals, etc. The main objective of this PhD program was to obtain biochemical and structural information on the fucosyltransferase AtFuT1 from the model plant Arabidopsis thaliana. A recombinant form of this protein has therefore been produced, using the baculovirus/insect cell system. In order to get sufficient amount of protein for structural studies, a suspension cell culture method has been set-up in the lab. A two-step purification protocol, involving affinity and size exclusion chromatography was established. The active, and highly pure recovered protein was used to determine the biochemical properties of the protein towards its substrates (GDP-fucose and xyloglucan), to get protein crystals and hence to solve its 3D structure in complex with GDP and a xyloglucan derived oligosaccharide (2.2 Å resolution). AtFuT1 behaves in solution and in crystallo as a non-covalent dimer. The protein adopts a variant of the classical GTB fold. In addition, novel glycosyltransferase assay have been designed allowing the screening of numerous reaction conditions. Methods and techniques that were developed during this study should be a useful base for the characterization of other glycosyltransferase

Les bacteries du genre rhizobium sont capables d'induire la formation de nodules fixateurs d'azote sur les racines des legumineuses. Cette association symbiotique est hautement specifique et fournit un excellent modele pour etudier les bases moleculaires des processus de developpement chez les organismes superieurs. Les differentes etapes de formation des nodules sont controlees par des genes bacteriens: les genes nod. Nous avons montre que, chez r. Meliloti, les genes communs nodabc ainsi que les genes de specificites d'hote nodh et nodpq sont impliques dans la production de signaux extracellulaires. Par l'utilisation de techniques spectrometriques (spectrometrie de masse et r. M. N. #1h et #1#3c) et d'analyses chimiques, nous avons identifie le signal majoritaire, nodrm-iv(s), comme etant un lipo-oligosaccharide sulfate compose d'un enchainement lineaire -(1-4) de 3 residus n-acetyl-d-glucosamine et d'une d-glucosamine n-acylee par un groupement hexadecadienoyle-2,9. Ce signal est capable d'induire des deformations de poils absorbants, des divisions de cellules corticales et la formation de veritables nodules sur les racines de luzerne, en absence de bacteries, a des concentrations inferieures au nanomolaire. Des bacteries mutees dans les genes nodh ou nodpq deviennent capables d'infecter la vesce et perdent toute activite chez la luzerne. Nous avons montre que ces mutants produisent un nouveau signal, nodrm-iv qui differe de nodrm-iv(s) par l'absence du groupement sulfate. Les facteurs non-sulfates purifies sont capables d'induire des deformations du systeme racinaire et des divisions meristematiques chez la vesce mais pas chez la luzerne. Les genes nodh et nodpq sont donc impliques dans la sulfatation des signaux symbiotiques, les rendant ainsi specifiques de la luzerne

L'analyse architecturale de cinq especes arborescentes met en evidence le caractere endogene du determinisme de l'architecture et du developpement racinaires de l'espece. Les concepts d'unite architecturale, de developpement par intercalation et de strategies specifiques de reiteration sont elargis aux systemes racinaires des arbres. La comparaison des architectures racinaires et caulinaires des arbres souligne l'existence d'une organisation et d'un plan de developpement communs a ces deux appareils. Ces resultats permettent d'elargir la reflexion sur les organismes fixes

Nous avons mis au point un protocole de régénération du pois (Pisum Sativum L. ) qui utilise soit des embryons zygotiques immatures, soit des axes embryonnaires de graines matures. Nous avons aussi mis au point un protocole original qui permet l'obtention de microplantes et qui pourrait être utilisé dans l'optique de la création de semences artificielles du pois. Les travaux réalisés sur les axes embryonnaires de graines matures ont conduit à la régénération de plantes entières, fertiles. L'estimation de leur niveau de ploïdie, par cyrtométrie de flux, a permis de confirmer leur état diploïde. Nous avons testé les capacités à produire la formation d'embryons somatiques de molécules à activité de type auxine et démontré l'efficacité des faibles concentrations de piclorame (acide-4-amino-3,5,6-trichloropicolinique). Quelques études préliminaires ont été réalisées sur l'encapsulation dans des billes d'alginate de calcium d'apex caulinaires et d'embryons somatiques. Enfin, les études cytologiques ont permis de caractériser les structures embryonnaires rencontrées, ainsi que les formations dont elles sont issues. Les conclusions et perspectives sont formulées dans l'optique de la création d'un protocole de semences artificielles du pois

Les furocoumarines, métabolites secondaires de plantes, présentent un intérêt économique pour leur utilisation en dermatologie. La synthèse chimique des furocoumarines étant trop onéreuse, leur approvisionnement doit être assuré par des végétaux. Nos études ont été conduites afin d'évaluer la possibilité de produire les furocoumarines à partir de Ruta. Deux types de cultures ont été étudiés : des plantes entières et des suspensions cellulaires. La production et le profil de 4 furocoumarines (psoralène, xanthotoxine, isopimpinelline et bergaptène) ont été déterminés dans diverses conditions de cultures. Nous avons étudié la teneur en furocoumarines chez 4 espèces du genre Ruta. Agronomiquement, Ruta graveolens est la plus intéressante : elle produit beaucoup de matière sèche, a une bonne résistance au froid et une forte teneur en furocoumarines (de 4 a 17 mg. G 1 ms dans les feuilles). Les fruits et les feuilles contiennent de 60 à 70% des furocoumarines de la plante. L’effet de plusieurs facteurs (stade de développement, coupes annuelles, densité, fertilisation azotée) ont été testés sur la productivité en furocoumarines. Les plantes produisent un maximum de furocoumarines au stade fructification. Les coupes annuelles améliorent la productivité. La fertilisation azotée et la densité n'ont pas eu d'effet significatif dans nos conditions. Ces essais au champ ont été conduits sur plusieurs sites et ont mis en évidence un fort effet terroir. Enfin, des suspensions cellulaires de Ruta graveolens ont été cultivées en erlen et en bioréacteur. Leur teneur en furocoumarines est comprise entre 0,3 et 19 mg. G 1 ms. L'élicitation par verticillium dahliae a augmenté la production de furocoumarines. L’immobilisation des cellules a favorisé le relargage des métabolites dans le milieu. Le profil des furocoumarines est fortement modifié par ces facteurs. Les suspensions ont une meilleure productivité que les plantes entières, mais elles ne sont pas économiquement rentables.