REPONSES DES PLANTES AUX CATIONS METALLIQUES A TRAVERS L’EXEMPLE DU CADMIUM CHEZ ARABIDOPSIS THALIANA ET UN MELEZE HYBRIDE, LARIX X EUROLEPIS


Gaëlle Saladin

Résumé:

En fonction de leur concentration dans le sol, les cations métalliques peuvent entrer en compétition avec des cations essentiels au développement des végétaux (calcium, potassium, magnésium…). Ce phénomène est similaire pour d’autres éléments minéraux qui peuvent se révéler toxiques pour les plantes lorsque leur teneur est élevée dans les sols (phosphate, nitrate, sodium…). Il en résulte donc un certain nombre de réponses communes des végétaux.

Nos travaux portent pour l’instant sur une espèce herbacée (Arabidopsis thaliana) et une espèce ligneuse (un mélèze hybride, Larix x eurolepis) cultivées in vitro. Nous avons montré qu’en présence de cadmium, les plantes peuvent développer une réponse morphogénique induite par le stress (RMIS). La RMIS a été observée en réponse à d’autres stress et notamment des carences minérales (phosphates, sulfates). Elle se traduit par un raccourcissement de la racine principale et une initiation plus importante des poils absorbants et de racines latérales. Cette accommodation aurait pour but d’échapper au stress et/ou d’aller rechercher des éléments minéraux indispensables mais en faible concentration dans le sol.

L’autre stratégie de défense est la stimulation de la voie de synthèse des phytochélatines, oligopeptides synthétisés à partir du glutathion et pouvant piéger les métaux pour les transporter vers la vacuole. Nous avons ainsi montré une augmentation de l’activité des enzymes de cette voie de synthèse ainsi qu’une production de phytochélatines dans les racines ainsi que dans les parties aériennes. Cette voie est davantage induite dans les racines qui sont les premiers organes en contact avec le cadmium. Les racines constituent d’ailleurs le lieu d’accumulation le plus important du métal (1,5 à 2 fois plus que dans les parties aériennes).

Lorsque la concentration en cadmium augmente, les défenses ne sont plus suffisamment efficaces. En effet, un excès de cadmium provoque la formation d’espèces réactives de l’oxygène, lesquelles sont à l’origine d’une forte oxydation du contenu cellulaire. Il en résulte au final une réduction de la biomasse souterraine et aérienne. La tolérance des plantes aux cations métalliques implique donc la capacité 1) de stocker les métaux dans certains compartiments cellulaires (vacuole mais aussi paroi), et 2) de maintenir leur état d’oxydoréduction à travers l’induction de défenses anti-oxydantes (catalase, peroxydases, glutathion réductase…).

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N01 – 20-24