Définition et différents types de rayonnements UV

En Tunisie, les sols salins s’étendent sur 1,5 millions d’hectares soit environ 10% de l’ensemble du territoire et 30% des terres agricoles (Hachicha et Mtimet, 1994). De ce fait, la croissance et le développement des plantes cultivées peuvent être limités par cette contrainte. D’autre part, les feuilles tendres de la laitue sont aussi la cible de nombreuses attaques pendant leur croissance comme le mildiou et la pourriture grise causée par Botrytis cinerea. Afin de protéger les plantes, on recourt à l’usage des produits phytosanitaires. Ces derniers soulèvent des inquiétudes grandissantes auprès de la population avec pour effet un renforcement progressif des mesures réglementaires afin de réduire leur usage. Par ailleurs l’adaptation des bioagresseurs à ces produits réduit l’efficacité des traitements.

Dans le contexte actuel du développement durable et du respect de l’environnement, l’application de traitements ne présentant pas les inconvénients des pesticides, utilisables pour stimuler la résistance des plantes contre les bioagresseurs et leur capacité de croissance en présence d’une contrainte saline représente un enjeu majeur.

Parmi ces traitements innovants, les rayonnements UV-B apparaissent prometteurs par leur effet marqué sur la résistance des plantes contre les contraintes abiotiques et biotiques (Rozema et al, 1997). Les mécanismes d’action et les cibles moléculaires de ces radiations sont bien identifiés (Jansen et al, 1998). Toutefois, les UV-B doivent être appliqués pendant des périodes relativement longues pour être efficaces. C’est la raison pour laquelle il a été choisi d’étudier, dans le cadre de ce travail de thèse, les rayonnements UV-C, et leurs effets autres que les effets de désinfection (Siddiqui et al ,2011). Ces rayonnements renforcent la teneur en micronutriments et aussi la résistance des plantes aux pathogènes (Charles et al, 2008). Il a été bien démontré aussi qu’appliqués à fortes doses, les UV-C sont délétères, alors qu’administrés à faibles doses, ces mêmes rayonnements élicitent des réponses bénéfiques. (Mercier et al, 2001).

C’est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse dont l’objectif principal est de choisir une dose non délétère d’UV-C et d’étudier son effet sur la réponse de la laitue romaine aux contraintes biotiques et abiotiques. Nous avons choisi de travailler sur la laitue romaine (Lactuca sativa L.) parce que ce légume feuille est important pour la filière fruits et légumes tunisienne et mondiale, et comme composante du régime alimentaire par sa richesse en composés phénoliques et en caroténoides bénéfiques pour la santé. La laitue romaine est aussi une source de vitamine K, de vitamine B9 , de vitamine C et de fer. Ces différents constituants jouent un rôle important dans la coagulation sanguine et la prévention des maladies cardiovasculaires , ainsi que dans le transport d’oxygène dans le sang.

Les rayonnements ultraviolets (UV) sont des rayonnements électromagnétiques émis par le soleil ou par une source artificielle. Leur domaine spectral s’étend de 100 à 400 nm, dans la gamme des rayonnements optiques invisibles pour l’œil humain.

Trois types de rayonnements UV ont été distingués selon leurs activités biologiques et leur pouvoir de pénétration dans la peau. Ils correspondent à trois plages de longueurs d’ondes :

– les UVA, de longueurs d’ondes 315 à 400 nm, représentent 95% des rayons ultraviolets qui atteignent la surface de la terre.
– les UVB, de longueurs d’ondes 280 à 315 nm, sont, en grande partie, arrêtés par la couche d’ozone, mais ceux qui la franchissent sont responsables de dommages à court terme, tels que les coups de soleil.
– les UVC, de longueurs d’ondes 100 à 280 nm, sont les plus dangereux, mais ils sont absorbés en totalité par la couche d’ozone.

Le développement des plantes est possible grâce à la présence de la couche d’ozone qui joue le rôle d’un écran vis-à-vis des rayonnements UV au niveau de la stratosphère. Cette couche, en jouant le rôle d’un filtre à UV, absorbe les rayons solaires UV-C et une partie des rayonnements UV-B. Une des conséquences de l’application des rayons UV sur les plantes, est la génération du stress oxydatif (Costa et al., 2002) suite à la formation des espèces réactives oxygénées qui peuvent altérer les lipides, les pigments, les protéines et même les acides nucléiques (Dai et al., 1997).

Les rayonnements UV-A sont moins néfastes que les rayonnements UV-B et UV-C sur les plantes (Barta et al., 2004). La dose ou fluence, qui s’obtient simplement en multipliant la puissance par le temps, dépend de la puissance des lampes et du temps d’exposition. Quoiqu’elles constituent un composant mineur du spectre solaire, les radiations UV-B sont capables d’affecter de manière disproportionnée les processus métaboliques chez les animaux, l’homme, les plantes et les microorganismes. L’intérêt accordé à l’étude des effets de ces radiations sur les plantes prend de plus en plus d’ampleur. Les longueurs d’ondes UV-B sont biologiquement actives, mais elles sont aussi les plus agressives. Toutefois, les niveaux perçus par les plantes dépendent de la latitude et de la durée d’exposition, autrement dit de l’intensité d’exposition (Houghton JT et al., 2001).

Chez les plantes, les radiations UV-B peuvent interférer avec la croissance, le développement, la photosynthèse, la floraison, la pollinisation et la transpiration (Rozema et al., 1997). Un grand nombre de publications relatant l’effet de ces radiations sur la reproduction des plantes (Phoenix et al., 2002), ont souligné leur influence sur le développement, la production du fruit incluant le développement des structures reproductives, la formation du nectar, l’activité des pollinisateurs, la viabilité du pollen et la germination, ainsi que la reproduction végétative (Bjorn, 2002).

Outre ces effets, les radiations UV-B induisent des modifications morphologiques au niveau de la feuille et au niveau de la plante entière (Rozema et al., 1997). Par exemple, l’enroulement des feuilles, afin de réduire la surface foliaire touchée par ces rayonnements, est une réponse photo-morphogénique qu’on observe à des doses faibles d’UV-B (Greenberg et al., 1996). L’épaississement de la feuille est une autre stratégie de protection qui peut être accompagnée d’une redistribution de la chlorophylle de sa surface adaxiale (Day and Vogelmann, 1995). Les UV-B peuvent aussi être à l’origine de changements dans la forme de la feuille, résultant peut-être d’une inhibition non homogène de la croissance (Greenberg et al., 1996). Les changements dans la morphologie de la plante, résultat d’une exposition à ce type de radiations, sont dûs en plus grande partie à la balance compétitive entre les espèces qu’aux changements dans la machinerie photosynthétique (Barnes et al., 1990).

Table des matières

Introduction Générale
CHAPITRE 1 Synthèse Bibliographique
I. Les rayonnements UV
1. Définition et différents types de rayonnements UV
2. Les UV, la croissance des plantes et la machinerie photosynthétique
3. Les UV et la synthèse des flavonoïdes
Rappels sur la biosynthèse de quelques flavonoïdes
Répartition des flavonoïdes dans la plante
Rôles biologiques des flavonoïdes
Les flavonoïdes et la protection contre les UV
II. Les défenses des plantes contre les pathogènes
1. Effet des UV-C sur la résistance des plantes aux pathogènes
2.Effet de la fertilisation azotée sur la résistance des plantes aux pathogènes
III. Les UV et le potentiel de conservation poste-récolte des fruits et légumes
IV. La salinité
1. Effets physiologiques de la salinité
2. Le stress oxydatif : réponse commune à toutes les contraintes
Origine et conséquences du stress oxydatif
Les marqueurs du stress oxydatif
3. Le «Priming» : Une stratégie d’amélioration de la réponse au sel
CHAPITRE 2 Matériel & Méthodes
I. Matériel végétal : la laitue (Lactuca sativa L)
1. Classification
2. Culture
3. Modèle d’étude
II. Conduite des expériences
1. Conditions des cultures
1.1. Culture sous serre: Travail réalisé en collaboration avec le GRAB (Groupe de Recherche en Agriculture Biologique)
1.2. Culture sous serre en collaboration avec l’INRA Avignon
1.3. Culture hydroponique dans des conditions contrôlées du laboratoire
III. Expériences réalisées
La première expérience est destinée au choix d’une dose d’UV-C non délétère pour l’aspect de la laitue
La seconde expérience a pour objectif d’étudier l’effet des UV-C sur la résistance de laitue Romaine à BC87 et SM
La troisième expérience est destinée à l’étude des effets combinés des UV-C et de la fertilisation azotée sur la résistance de la laitue Romaine à BC87 et SM
Une quatrième expérience conduite sous serre a pour but d’étudier l’effet des rayonnements UV-C sur le potentiel de conservation après récolte de la laitue Romaine
Conclusion Générale

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