EFFET DE LA SALINITE SUR LA PHYSIOLOGIE DE LA PLANTE

EFFET DE LA SALINITE SUR LA PHYSIOLOGIE DE LA PLANTE

Le stress oxydatif

Le problème de la salinité est multiple, car en plus de la toxicité des ions Na+ et Cl- (dissous dans l’eau d’irrigation ou présents dans la solution du sol) et de la perturbation de la nutrition minérale (suite aux interactions entre les ions),les plantes ont du mal à absorber l’eau du sol du fait de sa pression osmotique élevée, et cela se traduit par un stress hydrique en plus du stress salin, compliquant et altérant ainsi de façon exponentielle leur état physiologique. Les cellules tendent par conséquent à ajuster leur propre potentiel hydrique en rétablissant l’homéostasie ionique cellulaire, que ce soit par la compartimentation vacuolaire des ions toxiques (Na + et Cl – ) absorbés et (ou) leur exclusion hors de la cellule. En revanche, si cela n’est pas suffisant, la plante devra utiliser un autre moyen pour faire face au stress salin, qui consiste à synthétiser et accumuler des solutés organiques osmoprotecteurs, principalement des composés aminés et des sucres. Sur le plan énergétique, cette stratégie osmotique est beaucoup plus coûteuse que la régulation de l’homéostasie ionique. Chapitre 1 SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 6 D’autre part, une forte concentration saline dans le sol induit chez la plante la production de formes actives d’oxygène qui provoquent un stress oxydatif dont la réduction des dommages pourrait se faire par le biais de la production d’antioxydants. Ces principales réactions cellulaires élaborées par la plante afin de faire face et de s’adapter au stress salin sont inévitablement précédées par une cascade d’éléments de signalisation et de régulation qui peuvent emprunter différentes voies impliquant notamment celle du calcium, de l’acide abscissique (ABA), des « mitogen-activated protein kinases » (MAPKinases), des protéines «salt overly sensitive » (SOS) et de l’éthylène (HANANA et al ,2011). Le stress oxydatif est un fonctionnement normal de l’organisme face à l’oxygène dont les cellules ont besoin pour fonctionner et qui donne des radicaux libres. Il devient anormal quand il y a un déséquilibre entre la génération d’espèces oxygénées réactives (EOR) et la capacité à les neutraliser et à réparer les dommages oxydatifs (BOYD etal., 2003). Le stress oxydant apparaît dans une cellule quand l’équilibre entre les espèces prooxydantes et antioxydant est rompu en faveur de l’état peroxydant. Un stress oxydatif peut être induit par le stress abiotique (stress salin ou stress hydrique) (DENG etal., 2012) ou par des stress biotiques. Les molécules très réactives sont appelées radicaux libres ou espèces oxygénées réactives (EOR ou ROS en anglais pour reactive oxyden species)sont considérées comme des agents toxiques responsables de dysfonctions et de mort cellulaire. En plus ils sont des médiateurs Inflammatoires impliqués dans divers pathologies neurogénératives ou vasculaires (DHALLA et al.,2000). A faible concentration, les EOR interviennent comme des promoteurs de la croissance et de développement de la plante. A forte dose, ils causent la sénescence et la mort cellulaire (DENG etal., 2012). Les radicaux libres sont considérés comme des déchets du métabolisme cellulaire, ce sont des atomes et des molécules dotés d’une forte énergie et qui, avant d’être neutralisés détruisent ce qu’ils rencontrent. Il s’agit des ions oxygène, hydroxyde et de peroxyde d’hydrogène qui sont libérés lors des réactions biochimiques.

Les catégories d’EOA

Les EOA sont des espèces oxygénées qui regroupent d’un côté, les dérivés non radicalaires (ne possédant pas d’électron célibataire). Comme l’oxygène singulet(1∆g) est un état excité de l’oxygène fondamental ou le peroxyde d’hydrogène (H2O2). Et d’un autre coté Chapitre 1 SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 7 les radicaux libres, qui sont des atomes rendant cette espèce chimique beaucoup plus réactive que l’atome ou la molécule dont il est issu (JABNOUN, 2010), tels que l’anion superoxyde (O2 – ), qui est un radical libre chargé négativement de durée de vie extrêmement courte, capable de provoquer des réactions d’oxydation dans les cellules et dans les lipides membranaires ou le radical hydroxyle (OH- ) (HALLIWELL, 2006).

Le peroxyde d’hydrogène (H2O2)

Le peroxyde d’hydrogène joue un rôle important au niveau cellulaire et participe dans le métabolisme de la plante (par exemple la biosynthèse de la paroi cellulaire) et intervient dans de nombreuses voies de signalisation de stress, (réponse pathogène et mort cellulaire programmée ou à effet hormonal) (FEDINA et al., 2009). Cependant, l’H2O2peut également être converti en radical hydroxyle par la réaction de Fenton provoquant la peroxydation des lipides, la dégradation des protéines et l’endommagement de l’ADN. Ces radicaux interagissent avec les acides gras polyinsaturés et entrainent une peroxydation des membranes lipidiques. Le H2O2 peut également être directement métabolisé par la glutathion peroxydase au niveau de l’apoplaste et par la catalase (CAT) dans le peroxysome (MILBURY ET RICHER, 2008). 4.2.2 Les radicaux libres Les différents radicaux sont les : Anion superoxyde(O2 – ), Radical hydroxyle (OH°), Monoxyde d’azote (NO°), Radical peroxyle (ROO°), Radical alkoxyle (RO°) (PUYAN et al.,2015). Le Stress Oxydant dénature les protéines (introduction d’un groupement carbonyl C=O), fragmentation et perte de la fonction catalytique ou structurale des sucres en présence de traces métalliques: Oxydation du glucose avec libération de d’H2O2 et d’OH°, ainsi que la mutation de l’ADN (ABOGADALLAH,2010).  Peroxydations lipidiques et la salinité La salinité affecte la peroxydation lipidique, selon BENHASSAINE-KESRI et al. (2002), le stress salin dégrade les lipides, entraînant une perturbation des membranes thylacoïdales, une perte de l’intégrité des chloroplastes et par suite une diminution de l’activité photosynthétique. Peux aussi induire une réduction de l’activité de différentes enzymes du système antioxydant des feuilles, notamment de la SOD (le superoxyde dismutase) et de la catalase, qui augmentera le taux des espèces réactives à l’oxygène, telles que l’ion superoxyde O2 – , le peroxyde d’hydrogène H2O2, le radical hydroxyle OH, dans les tissus et favoriserait donc l’oxydation des lipides membranaires (HAO et al., 2015). Chapitre 1 SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 8 II- EFFET DE LA SALINITE SUR LA PHYSIOLOGIE DE LA PLANTE Au niveau physiologique, les différentes stratégies pour s’adapter dans des conditions de salinité des plantes sont : -exclusion : c’est une restriction de l’entrée des ions toxiques au niveau des racines -transfert des ions toxiques au niveau des feuilles âgées ou dans la tige. -séquestration des ions toxiques au niveau de la vacuole (HANANA ,2011 ;IRRI,2015). 1. Sur la germination L’étape de la germination est décisive et importante dans tout le développement et la croissance de la plante. Au cours de la germination, la graine se réhydrate dès qu’elle est placée dans le sol, à condition que la teneur en eau de son environnement soit suffisante. L’imbibition de la graine déclenche ensuite des modifications hormonales, qui vont aboutir à des réactivations enzymatiques permettant le début de mobilisation des réserves. Ces processus aboutissent à la percée de la radicule hors des téguments, la graine est alors germée (BEWLEY,1997). Cependant, un bon déroulement des processus menant à la germination dépend de l’environnement proche de la semence, il est fortement influencé par la température, les teneurs en eau, en oxygène et la structure du sol. La germination des graines est généralement l’étape critique dans l’établissement des semis et ainsi la détermination d’une production agricole réussie. En effet, sous contrainte saline, un développement tardif favorise l’accumulation d’ions toxiques pouvant entraîner la mort des plantes avant la fin de leur cycle de développement (MAAOUIA,2011). La tolérance au sel peut donc être évaluée par la précocité de la germination.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 – SYNTHESES BIBLIOGRAPHIQUES
I-LES STRESS ENVIRONNEMENTAUX
1. Le stress salin
2. Le stress hydrique
3. Le stress thermique
4. Le stress oxydatif
4.1 Les catégories d’EOA
II- EFFET DE LA SALINITE SUR LA PHYSIOLOGIE DE LA PLANTE
2.1 Sur la germination
2.2 Sur la croissance de la plante
2.3 Sur le métabolisme de la plante
III-Description du genre Vigna
1-l’espèce Vigna radiata L.
2- L’espèce Vigna unguiculata L.( Niébé)
3-Description de Vigna mungoL.
CHAPITRE II- MATERIEL et METHODES
1- Matériel végétal
II- METHODES
1.1er Protocole expérimental (phase de germination)
1-1 Estimation du taux de germination
1-2 Cinétique de la germination
2. PARAMETRES BIOCHIMIQUES (plantules 7jours)
_ Protéines totales solubles
_ Peroxydation lipidique
3–LA CROISSANCE ET LES PARAMETRES HYDRIQUES ET QUELQUES
PARAMETRES BIOCHIMIQUES DES 3 ESPECES AGEES D’UN MOIS.
3.1- condition de culture
3.2 La solution saline
3.3- Mesures effectuées
_ Contenu relatif en eau foliaire (RWCf),
_ Morphologiques de la partie foliaire et souterraine
_ Indice d’intensité de la salinité (I.I.S.)
_ Pigments chlorophylliens
_ Proline
_ Polyphenols totaux
_ Flavonoïdes.
Chapitre III – RESULTATS
I – REPONSES DES GRAINES A LA SALINITE
1- Germination
_ Germination des graines sous stress salin après 48 heures d’observation
_ Cinétique de la germination
_ Taux final de la germination
_ Longueur de la radicule
2- PARAMETRES BIOCHIMIQUES AU STADE GRAINE
_ La teneur en protéines totales
_ La teneur en H2O2 (effet du NaCl sur le stress oxydatif
_ Effet du NaCl sur les teneurs en MDA ( peroxydation lipidiques)
III – AU STADE PLANTE
1-croissance
_ Biomasses fraîches foliaire et racinaire
_ Biomasse sèche de la partie foliaire (BSR) et racinaire (BSR)
_ Ratio(Bff)/(Bfr)
_ Ratio (Bff) / (Bsr).
_ Ratio Biomasse fraîche racinaire /Biomasse sèche racinaire
_ Le Ratio de la biomasse sèche foliaire (BSF)/biomasse sèche racinaire
(BSR)
_La longueur racinaire
2- CARACTERISTIQUEHYDRIQUE
_ Contenu relatif en eau foliaire (CREf)
_ Indice de sensibilité relative au sel (I.S.R.S.).
3- LES PARAMETRES BIOCHIMIQUES DES TROIS ESPECES DE VIGNA AU
STADE PLAN
_ Variations des teneurs en chlorophylles et caroténoïdes
_ Teneurs en proline
_ Variation des teneurs en Polyphenols
_ Variation des teneurs en Flavonoïdes
DISCUSSION ET CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE

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