Academic literature on the topic 'Tomates – Plants – Métabolisme'

Les n-glycannes, mis a l'evidence a l'etat non conjugue chez les vegetaux, sont capables d'influencer la croissance et le developpement des plantes. Les resultats presentes dans la premiere partie de ce travail confirment leur teneur dans le fruit de l'ordre du mg. (kg mf)-1 et mettent en evidence leur existence dans la feuille et la tige. Les structures identifiees sont de type polymannosidique (man5-9glcnac) et complexe (man3glcnac2, man3xylglcnac2 et man3xylfucglcnac2). En outre, des experiences ont montre que l'un d'entre eux a 10-4 m inhibe l'absorption du saccharose et de la valine. L'etude du transport des n-glycannes non conjugues a constitue le deuxieme objectif de ce travail. Apres marquage radioactif, le man5glcnac-ol-3h et le man5glcnac-14c ont ete appliques sur le petiole de jeunes plantules. De la radioactivite est detectee dans tous les organes indiquant que ces glycannes sont mobiles dans le xyleme. Leur distribution different legerement : le 3h s'accumulant plutot dans les cotyledons, le 14c dans les parties hautes de la plante. Pour une duree de transport prolongee (6h), le man5glcnac-ol-3h est degrade, probablement par une activite mannosidase. Le meme phenomene est observe dans le cas ou le transport phloemien est favorise. Les protoplastes contiennent de la radioactivite quand du man5glcnac-ol-3h est present dans le milieu d'incubation. Son absorption ou celle de ses produits de degradation serait donc possible. L'ensemble de ces resultats confortent l'idee que les n-glycannes non conjugues constituent des signaux chimiques capables d'influencer le developpement des plantes et ouvrent de nouvelles perspectives relatives a la regulation de leur production et de leur degradation ainsi qu'a l'identification d'autres structures de glycannes susceptibles de presenter des effets biologiques.

Une etude comparee des effets de deux regimes de basses temperatures est realise entre lycopersicon esculentum mill. , varietes ege 12p1 et a1-1 et lycopersicon hirsutum humb. & bonpl. , ecotypes la 1777 et la 1393, durant les premiers stades vegetatifs. Les resultats obtenus permettent d'aborder plusieurs points reliant le froid, la nutrition minerale de l'espece et son degre d'adaptation. Ce dernier parait etre en etroite relation avec les bilans ioniques des ions absorbes et des ions demeurant a l'etat libre. De meme, l'etude des potentialites d'absorption et de transfert racinaires suggerent une adaptation morphologique des racines, sous l'effet de nos traitements au froid, qui pourrait compenser les fortes perturbations d'absorption minerale observees chez l. Esculentum, notamment pour les ions potassium et calcium. La composition ionique des seves xylemiques obtenue par chromatographie liquide haute performance a permis de mettre en evidence la presence d'ammonium a l'etat libre chez les deux especes maintenues a 10#oc. Certaines experiences sont alors consacrees a l'etude de son origine. Enfin, l'incidence du traitement a 10#o c sur le metabolisme azote est ensuite completee par la mesure des activites des enzymes impliquees dans l'assimilation de l'azote ainsi que par l'etude du contenu en acides amines libres et en proteines des deux especes

Ce travail constitue une contribution a l'etude de l'impact de l'ionisation sur la biosynthese de l'ethylene des fruits. L'ionisation apparait etre, dans ce cadre, un facteur de stres. L'augmentation de la production d'ethylene est associee a l'activation de l'acc synthetase. Elle est la consequence d'une synthese de novo de l'enzyme et eventuellement d'une traduction tres rapide (15 mn) des arnm quand ils sont presents dans le fruit. Les modifications du declenchement de la maturation observees a plus long terme sont la resultante de deux effets contradictoires, (i): l'activation generale du metabolisme de l'acc a court terme, et (ii): l'impact de l'ionisation sur le genome et le ralentissement des etapes transcriptionnelles. Ces deux effets varient en fonction de la dose d'irradiation. Ils provoquent chez la tomate cerise, une avance de la crise climacterique et une synchronisation du processus de maturation. La reponse aux stress (ionisation et cucl#2), a aussi ete analysee sur des suspensions cellulaires de fruits. Les resultats varient ici en fonction de la nature du stress, du vegetal et de son etat physiologique. Ils confirment l'activation de la synthese d'acc observee apres ionisation dans le cadre de systemes non senescents

Les métabolites secondaires (MSs) jouent des rôles importants dans les réponses de défense des plantes aux agents pathogènes. La conjugaison à un sucre est l'une des modifications les plus répandues qui contribue à la grande diversité et à la réactivité des MSs. Les réactions de glycosylation assurées par les glycosyltransférases (UGTs) sont impliquées dans des voies métaboliques, dans la régulation de signaux endogènes et dans le transport de métabolites. Au sein des UGTs du métabolisme secondaire d'Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), UGT73B3 et UGT73B5 sont nécessaires à la résistance de la plante à la bactérie avirulente Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst-AvrRpm1) et leur expression est fortement induite en réponse à des stress oxydatifs. Afin d'étudier l'implication de ces UGTs dans le statut redox cellulaire lors de la réaction d'hypersensibilité (HR) d'Arabidopsis à Pst-AvrRpm1, nous avons dans un premier temps effectué un profilage métabolique sur des tissus foliaires infectés par Pst-AvrRpm1 et sur leurs tissus adjacents non infectés chez des plantes sauvages Col-0 et chez des plantes déficientes en catalase (cat2), hyperaccumulatrices de formes activées de l'oxygènes (ROS). Nous mettons en évidence une organisation spatiale des MSs selon leurs différentes voies biosynthétiques dans, et autour du site d'infection. L'abondance des ROS influence à la fois les niveaux d'accumulation et les profils d'induction de ces molécules, indiquant que la distribution et l'accumulation différentielle de certains MSs est étroitement liée à l'état redox cellulaire lors de la HR. Dans un second temps, une analyse de l'accumulation in situ des ROS, des quantités de glutathion, d'ascorbate et des mesures de mort cellulaire chez les mutants d'insertion d'ADN-T, ugt73b3,ugt73b5 et ugt73b3/ugt73b5 indiquent qu'UGT73B3 et UGT73B5 participent à la régulation du statut redox et de la mort cellulaire lors de la HR à Pst-AvrRpm1. Des analyses in silico mettent en évidence que l'induction de l'expression des deux UGTs par des agents pathogènes est fortement liée au stress oxydatif. En parallèle, une approche par profilage métabolique a été mise en œuvre afin d'identifier les substrats d'UGT73B3 et UGT73B5 in planta. Bien que la nature de ces substrats n'ait pas été identifiée, les résultats suggèrent que les mutants ugt73b3 et ugt73b5 sont affectés au niveau de composés liés à l'état redox. Dans leur ensemble, nos résultats montrent qu'UGT73B3 et UGT73B5 participent à l'homéostasie redox cellulaire lors de la HR d'Arabidopsis à Pst-AvrRpm1, via la glycosylation de MSs probablement antioxydants
Secondary metabolites (SMs) play important roles in plant defense against pathogens. Conjugation to sugar moiety is one of the most widespread modifications that contribute to a great diversity, reactivity and regulation of SMs. Glycosylation ensured by glycosyltransferases (UGTs) is involved in endogenous signal regulation, metabolic pathways and metabolite transport. Within secondary metabolism UGTs of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), UGT73B3 and UGT73B5 are necessary for plant resistance to the avirulent bacteria Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst –AvrRpm1), and their expression is highly induced under oxidative stresses. To investigate the involvement of these UGTs in cellular redox status during the hypersensitive response (HR) of Arabidopsis to Pst-AvrRpm1, we first performed metabolite profiling of Pst­AvrRpm1-infected and adjacent uninfected leaf tissues in wild-type Col-0 and catalase-deficient (cat2) plants overaccumulating reactive oxygen species (ROS). We show a spatial organization of SMs within distinct pathways in, and around the infection site. ROS availability influences both the amount and the pattern of infection-induced metabolites accumulation, indicating that differential distribution and accumulation of SMs is tightly linked to cellular redox status during HR. Second, in situ localization of ROS accumulation, glutathione, ascorbate quantification, and cell death measurements performed on ugt73b3, ugt73b5 and ugt73b3/ugt73b5 T-DNA insertion mutants indicate that UGT73B3 and UGT73B5 participate in regulation of redox status and cell death during the HR to Pst-AvrRpm1. Ln silico analyses highlight that the pathogen­ induced expression of both UGTs is strongly linked to oxidative stress. In parallel, a metabolic profiling approach was carried out to identify UGT73B3 and UGT73B5 substrates in planta. Although the nature of the substrates has not been characterized, the results indicate that ugt73b3 and ugt73b5 differ from wild-type plants in compounds linked to redox status. Altogether, our data reveal that UGT73B3 and UGT73B5 participate to cellular redox homeostasis during the HR of Arabidopsis to Pst-AvrRpm1, via the glycosylation of putative antioxidant SMs

L'ammonium (NH4+) est une source d'azote d'un grand intérêt dans le cadre d'une agriculture durable. Son application en champs avec des inhibiteurs de nitrification s’est montré efficace pour limiter les pertes de N par rapport à l'utilisation de nitrate (NO3-). NH4+ est un intermédiaire commun impliqué dans de nombreuses voies métaboliques. Cependant, des concentrations élevées peuvent conduire à une situation de stress chez la plante provoquant un « syndrome ammoniacal », caractérisé par une croissance réduite. Ces symptômes sont causés par la combinaison, entre autres, d'une reprogrammation métabolique, d'une perturbation de la photosynthèse, d'une dérégulation du pH et d'un déséquilibre ionique. De nombreuses études ont décrit la façon dont la plante s’adapte à la nutrition ammoniacale. Cependant, le stade de développement des organes a été souvent négligé.Pour combler cette lacune, dans le premier chapitre nous étudions comment le métabolisme s’adapte en fonction de la position des feuilles sur l'axe vertical de plants de tomates (Solanum lycopersicum) cultivées en présence de NH4+, NO3- ou NO3NH4. Nous avons disséqué la composition de la biomasse foliaire et le métabolisme grâce à une analyse complète des métabolites, ions et activités enzymatiques. Nos résultats montrent que l'ajustement métabolique du C et du N en fonction de la source d'azote était plus intense chez les feuilles âgées par rapport au plus jeunes. Surtout, nous révélons un compromis entre l'accumulation de NH4+ et l'assimilation afin de préserver les jeunes feuilles du stress ammoniacal. Par ailleurs, les plantes alimentées en NH4+ présentaient un réarrangement des squelettes carbonés impliquant un coût énergétique élevé. Nous expliquons une telle réallocation par l'action du pH-stat biochimique, pour compenser la production différentielle de protons dépendante de la forme azotée fournie.La nutrition ammoniacale peut limiter l'expansion cellulaire. Entre autres, la croissance cellulaire dépend largement de la pression interne exercée par la vacuole sur la paroi cellulaire. Cependant, l’impact du stress ammoniacal sur la vacuole a été rarement abordé. Dans le second chapitre, nous évaluons l'effet de la nutrition ammoniacale sur le développement des feuilles en se focalisant sur l'expansion et le métabolisme vacuolaire. Pour cela, nous avons suivi le développement d’une feuille depuis son apparition jusqu'à son expansion complète avec du NH4+ ou NO3- comme seule source d'azote. Nous avons d’abord mis en évidence que la réduction de l’expansion cellulaire en nutrition ammoniacal était associée à des vacuole plus petite et aussi plus acide que celles recevant du NO3-. De plus, un modèle a été construit pour prédire l'équilibre thermodynamique de différentes espèces solubles de part et d’autre du tonoplaste. Le modèle intègre les volumes subcellulaires, les gradients électrochimiques et la formation de complexe ionique dans la vacuole afin de prédire les concentrations subcellulaires des ions, acides organiques et sucres mesurée dans la feuille. De plus, ces prédictions ont été validées avec des données obtenus par fractionnement non aqueux. Finalement, l’estimation des flux de soluté dans la vacuole nous a permis de démontrer que la déficience en malate dans les cellules des feuilles nourries avec NH4+ est central dans la limitation de l'expansion vacuolaire. De plus, nous concluons que le coût énergétique du transport de soluté dans la vacuole est plus élevé sous nutrition ammoniacale en raison du gradient électrochimique plus élevé généré de part et d’autre du tonoplaste. Ce travail souligne l'importance de considérer l'état phénologique des feuilles lors de l'étude du métabolisme de l'azote. De plus, notre approche place le contrôle du pH cytosolique et l'expansion des vacuoles au centre de l'adaptation des feuilles de tomate à ce stress et ouvre la voie à de futures études dans le domaine de la nutrition ammoniacal
Ammonium (NH4+) is a nitrogen source of great interest in the context of sustainable agriculture. Its application in the field together with nitrification inhibitors has been extensively proven efficient to limit detrimental N losses compared to the use of nitrate (NO3-). NH4+ is a common intermediate involved in numerous metabolic routes. However, high NH4+ concentrations may lead to a stress situation provoking a set of symptoms collectively known as “ammonium syndrome” mainly characterized by growth retardation. Those symptoms are caused by a combination of, among others, a profound metabolic reprogramming, disruption of photosynthesis, pH deregulation and ion imbalance. Numerous studies have described the way plant copes to ammonium nutrition. However, the organ developmental stage has been generally neglected.To fill in this gap, in the first chapter we first aimed studying how the metabolism is adapted in function of the leaf position in the vertical axis of the tomato plants (Solanum lycopersicum) grown with NH4+, NO3- or NO3NH4 supply. To do so, we dissected leaf biomass composition and metabolism through a complete analysis of metabolites, ions and enzyme activities. The results showed that C and N metabolic adjustment in function of the nitrogen source was more intense in older leaves compared to younger ones. Importantly, we propose a trade-off between NH4+ accumulation and assimilation to preserve young leaves from ammonium stress. Besides, NH4+-fed plants exhibited a rearrangement of carbon skeletons with a higher energy cost respect to plants supplied with NO3-. We explain such reallocation by the action of the biochemical pH-stat, to compensate the differential proton production that depends on the nitrogen form provided.Ammonium nutrition may limit cell expansion, suggesting that the cellular processes involved would be altered. Among others, cell growth is largely dependent of the internal pressure exerted on the cell wall by the vacuole. However, the role of the vacuole in ammonium stress has been rarely addressed. In the second chapter, we evaluated the effect of ammonium stress on leaf development with a special focus on vacuole expansion and metabolism. To carry out this aim, we monitored the leaf development from its appearance until its complete expansion in plants grown under NH4+ or NO3- as unique nitrogen source. Cytological analysis evidenced that the reduced cell expansion under ammonium nutrition was associated with smaller vacuole size. Besides, we reported an acidification of the vacuole of NH4+-fed plants compared to nitrate nutrition. Moreover, a model was built to predict the thermodynamic equilibrium of different soluble species across the tonoplast. The model was set up through an extensive reviewing of vacuolar transporters and integrated subcellular volumes, vacuolar electrochemical gradients and the formation of ionic complex in the vacuole to fit the subcellular concentration of ions, organic acids and sugars measured in the leaf. Further, predictions obtained with the model were cross validated with data from non-aqueous fractionation. Firstly, the entrance of solutes was higher in vacuoles of NO3--fed leaves but was not associated with higher vacuolar osmolarity likely because of the adjustment of the vacuolar volume. In this sense, we proposed that the lack of malate in cells of ammonium-fed leaves was central in the limitation of vacuolar expansion. Secondly, we conclude that the energy cost of solute transport into the vacuole is higher under NH4+ nutrition because of the higher electrochemical gradient generated by the proton pumps across tonoplast.This work highlights the importance of considering leaf phenological state when studying nitrogen metabolism. In addition, our integrated approach place cytosolic pH control and vacuole expansion in the center of tomato leaf adaptation to ammonium stress and pave the way for future studies in the field of ammonium nutrition

Dans un contexte de limitation de l'utilisation des pesticides, une voie de recherche prometteuse porte sur le déterminisme environnemental actionnant les mécanismes de défense de la plante, entre autres, la production de métabolites secondaires. L'objectif de mon travail de thèse a été d'étudier le compromis entre croissance et défense (métabolisme primaire vs. secondaire) dans les tissus de la plante saine ou attaquée par différents bioagresseurs, sous différentes conditions de disponibilité en ressources. Pour cela, nous avons mesuré différents paramètres de croissance, les ratios C/N des tissus, les concentrations en principaux métabolites primaires (glucides simples, amidon) et en composés de défense (acide chlorogénique, rutine, kaempferol-rutinoside et tomatine) dans différents organes de tomate en culture hydroponique en serre ou phytotron. Nous avons observé que les variations des ratios C/N total et de ressources sont positivement corrélées à celles de nombreux composés de défense quelle que soit leur composition en N et C. De plus, nous avons montré qu'en présence d'un bioagresseur, les concentrations des composés primaires et secondaires ne suivent pas la même évolution selon leur nature. La synthèse de caffeoyl putrescine est fortement induite lors de l'attaque par P. syringae alors que la concentration en acide chlorogénique est diminuée. L'inoculation de P. syringae réduit les concentrations en glucose et fructose alors que P. corrugata stimule leur synthèse. Enfin, nous avons observé qu'une faible disponibilité en azote altère le développement de P. syringae, P. corrugata et Tuta absoluta mais favorise le développement de Botrytis cinerea. Nos résultats ont montré que le ratio C/N est un indicateur fiable du compromis croissance/défense dans le cas d'une plante saine. Dans le cas d'une plante attaquée, la répartition des ressources entre les différents métabolites varie en fonction du bioagresseur. Et chaque bioagresseur réagit de façon différente aux variations de disponibilité en azote de la plante. La maîtrise des conditions de culture apparaît comme un levier agronomique pertinent pour raisonner la lutte contre les bioagresseurs même s'il est difficile d'appliquer des règles générales sur l'interaction plante/environnement/bioagresseurs
Nowadays, limiting the use of pesticides is mandatory. A promising way for research deals with the environmental determinism of plant defence mechanisms, among others, production of secondary metabolites. The aim of my PhD work was to study the trade-off between growth and defence (primary vs. secondary metabolism) in healthy plant tissues or attacked by different pests, under different conditions of resources availabilities. We measured different growth parameters, C:N ratios of tissue, concentrations of main primary metabolites (simple carbohydrates, starch) and defence metabolites (chlorogenic acid, rutin, kaempferol-rutinoside and tomatine) on healthy or attacked tomato plant grown in hydroponic culture in greenhouse or phytotron. We observed that variations of total and resources C:N ratios were positively correlated to that of several defence compounds whatever their composition in carbon and nitrogen. Moreover, we showed that, during pests attack, concentrations of primary and secondary metabolites did not follow the same evolution, depending on their nature. Caffeoyl putrescine synthesis was strongly induced by P. syringae inoculation whereas chlorogenic acid concentration decreased. Inoculation of P. syringae induced a strong decrease of concentration of glucose and fructose whereas inoculation of P. corrugata enhanced their synthesis. We observed that a low N availability alters the development of P. syringae, P. corrugata and Tuta absoluta but promotes the development of B. cinerea. Our results showed that C:N ratio is a reliable indicator of the trade-off between growth and defence in the case of healthy plant. In attacked plant, the resources allocation between different metabolites varies with pests. And each pests reacts specifically to changes of N availability for the plant. Control of culture conditions appears to be a relevant agronomic tool to monitor the control of pests even if it is difficult to apply general rules to the interaction plant/environment/pests

Sur trois modeles biologiques (axes hypocotyles de soja, cellules d'arabette et de tomates), nos observations indiquent que les reponses physiologiques etudiees (phytoalexines, extensines, glutathion-s-transferase ou mort cellulaire programmee) sont sous le controle des especes actives de l'oxygene (eao). De plus, les experiences menees sur les cellules de tomates montrent clairement que ces dernieres sont capables de repondre specifiquement a l'anion superoxyde. Nous avons alors entrepris une etude systematique de la peroxydation des lipides afin d'en evaluer le role potentiel dans la signalisation cellulaire mise en place en reponse a divers chocs oxydants (peroxyde d'hydrogene, hydroperoxyde du tert-butyle ou anion superoxyde). Ainsi, le stade physiologique du materiel biologique et la nature chimique de l'eao produite peuvent influencer la cinetique et l'intensite de la peroxydation lipidique. D'autre part, l'utilisation de composes antioxydants ou prooxydants inhibe ou stimule l'oxydation des lipides observee en reponse a un traitement au peroxyde d'hydrogene. Les donnees ainsi acquises, nous ont permis de conclure que la peroxydation des lipides n'est pas impliquee dans les voies de signalisation cellulaire conduisant, lors des chocs oxydants, a l'activation des reponses physiologiques etudiees (phytoalexines, extensines et glutathion-s-transferase). Toutefois, sur des axes hypocotyles de soja traites au peroxyde d'hydrogene, des observations ultrastructurales preliminaires indiquent que certaines cellules parenchymateuses presentent des caracteristiques morphologiques de la mort cellulaire programmee. L'ajout d'un antioxydant, capable d'inhiber fortement la peroxydation des lipides, occasionne la protection tres significative de l'ensemble des cellules. Ces resultats suggerent donc que la peroxydation des lipides pourrait jouer un role dans la cascade de signalisation induisant la mort cellulaire programmee lors d'un choc oxydant.