Impact des métaux lourds sur les plantes

Rôle

Dans les mécanismes de défense de la plante : parmi tous les composés phénoliques pouvant être impliqués dans la résistance des végétaux aux parasites, l’acide salicylique peut être présent sous plusieurs forme dans la plante : d’abord l’acide lui même, plus ou moins dissocié selon le pH du milieu, ensuite sous forme d’un β-glucoside qui est probablement une forme de stockage, enfin le salicylate de méthyle qui pourrait être un signal volatil relâché dans l’air ambiant. Bien qu’il puisse intervenir directement, au même titre que les autres composés phénoliques, dans la résistance des plantes aux micro-organismes, l’acide salicylique joue simultanément un rôle important comme messager intracellulaire déclenchant l’induction de l’ensemble des mécanismes qui permettent à la plante de se défendre vis-à-vis (cas du tabac), des champignons ou des bactéries (Kunkel et Brooks, 2002). L’acide salicylique est nécessaire pour activer la plupart des réactions de défense de la plante et on observe souvent une rapide augmentation de sa concentration suite à l’attaque par des agents pathogènes (Smith et al., 1998) ou en réponse à divers stress (UV, ozone, blessure…). Par ailleurs, il existe généralement une bonne corrélation entre la capacité de résistance de la plante et sa teneur en acide salicylique (Gozzo, 2003). L’acide salicylique joue un rôle primaire pour induire l’expression de nombreux gènes, qu’il s’agisse ou non de gènes du métabolisme phénolique. La conséquence en est l’activation des systèmes de défense de la plante, se traduisant par l’accumulation de composés phénoliques et la mise en place des protéines PR (Delaney et al., 1994; Ryals et al., 1996).

Acide salicylique et stress abiotiques

La corrélation observée entre la concentration d’acide salicylique et la résistance de la plante laisse supposer aux auteurs que l’acide salicylique est une molécule de signal commune à la plante, et responsable d’inciter sa tolérance à un certain nombre de stress biotiques et abiotiques (Nicole et al., 1998). L’application exogène de l’acide salicylique a un effet sur une large gamme de processus physiologique en condition défavorables externe, il a été prouvé dans plusieurs recherches que l’acide salicylique participent à la régulation de plusieurs voies métaboliques et physiologiques, mais son mécanisme d’action n’est pas encore bien clair et toujours en cours d’étude (Shakirova et al., 2003). En l’additionnant aux milieux d’irrigation ou par pulvérisation foliaire, l’acide salicylique joue chez certaines plantes, et sous différentes conditions climatiques, un rôle de molécule signal pour induire la résistance ou la tolérance chez ces plantes aux différents stress abiotiques (Korkmaz et al., 2007).

Teneurs en polyphénols et en Tanins condensés D’après les résultats, en absence de stress métallique, les teneurs en polyphénols (fig. 5a) augmente en fonction de l’augmentation des concentrations d’AS (0,5mM et 1mM) dans les parties aériennes et racinaires par rapport au témoin. L’ajout du métal (Zn) dans le milieu de culture augmente fortement la teneur en polyphénols totaux aussi bien dans la partie aérienne que dans les racines (fig. 5a). Par contre, ces teneurs diminuent lorsqu’on applique un traitement avec l’acide salicylique (0,5 et 1mM). Les tanins condensés appartiennent à la famille des polyphénols. En présence d’AS et l’absence de Zn, ces teneurs augmentent légèrement au niveau des feuilles et des racines en fonction de la concentration (fig. 5b). Après l’addition du zinc et en absence de traitement par l’acide salicylique, les teneurs en tanins augmentent d’une manière remarquable (fig. 5b). Cependant, ces teneurs diminuent fortement lorsqu’on applique l’acide salicylique (0,5 et 1mM).

Discussion

Nos résultats montrent que la germination des graines d’Ocimum gratissimum est inhibée après l’application du zinc à forte concentration (100 mM). Ces résultats sont cohérents avec ceux de Kranner et Colville (2011) qui affirment que des fortes concentrations des métaux entraînent un déclin des taux de germination. En revanche, cette inhibition est totalement enlevée par l’addition des concentrations croissantes de l’acide salicylique. Afzal et al., (2006) ont rapporté que l’acide salicylique à réduit l’effet inhibiteur du stress salin sur la germination. Le zinc exerce un effet négatif sur la croissance, les résultats obtenus montrent que la croissance ralentit après une application du stress métallique. Par contre le traitement de ces plantes stressées avec l’AS accélèrent la croissance des parties aériennes et racinaires. Ces résultats concordent avec ceux de Hamada et Al-hakimi (2001) qui ont rapporté que l’acide salicylique à réduit l’effet inhibiteur du stress salin sur la croissance du blé. Cet effet néfaste du Zinc est corrigé par l’addition de l’acide salicylique sur ces plantes stressées. Sakhabutdinova et al., (2003) ont également montré que le prétraitement avec l’AS à 0,05 mM réduit les dommages de la salinité sur la croissance du blé.

Par ailleurs, l’accumulation de la chlorophylle est liée à la teneur du milieu de culture en zinc puisque nous avons constaté une baisse considérable de ces teneurs en présence de Zn. De même, des résultats similaires ont été rapporté par d’autres auteurs qui montrent que la salinité provoque une effet néfaste sur la production des feuilles, et diminue nettement la teneur en chlorophylles totale de deux variété de blé dur (Acila, 2003) sur le tournesol (Muller et al.,1978) et sur le blé tendre ( hamad 1996). Par contre le traitement de ces plantes stressées avec l’AS augmente ces teneurs principalement à 0,5 mM. Ces résultats sont en accord avec ceux Ünlû et al., (2009) qui montrent que les teneurs en chlorophylle totale augmentent en présence de l’acide salicylique par rapport les plantes non traitées chez l’haricot. Concernant la teneur en polyphénols, chez les plantes la synthèse et l’accumulation des métabolites secondaires tels les polyphénols est généralement une réponse aux stress abiotiques (Naczk et Shahidi, 2004 ; Chanwitheesuk et al., 2005) tels que : les métaux lourds, la salinité (Navaro et al., 2006). Dans cette optique, notre étude montre que le stress métallique augmente la teneur en polyphénols au niveau des organes foliaires et racinaires.

ces résultats sont pareil à ceux de Muthukumarasamy et al., (2000) chez l’orge. En plus et selon nos résultats, l’acide salicylique a un effet sur les polyphénols en réduisant la teneur en ces molécules ce qui est en accord avec Dong et al., (2010) sur Salvia miltiorrhiz. Concernant le peroxyde d’hydrogène, on remarque que la présence de Zn augmente les teneurs en H2O2 d’une façon notable. Ces résultats concordent avec ceux de Matsuda et al., (1994) et Es-sbihi et al., (2016) qui ont montré que le peroxyde d’hydrogène s’accumule lors d’un stress salin. Le traitement avec l’acide salicylique entraine une baisse de la teneur en peroxyde d’hydrogène chez les plantes stressées. Es-sbihi et al., (2016) ont également rapporté que les teneurs en H2O2 diminuent après le traitement avec l’AS en présence de stress salin. La proline est un acide aminé souvent considéré comme un biomarqueur de stress (Szabados et al., 2009; Djerroudi-Zidane et al., 2010; Boublenza 2012).

L’existence du stress métallique provoque une accumulation très remarquable de la proline au niveau des feuilles et des racines par rapport au témoin. Ce phénomène d’accumulation a été démontré chez de nombreuses espèces et dans différentes situations de stress (salins, osmotiques, hydriques, thermiques, métallique…) (Panda., 2003 ; Leprince et al., 2004). D’autre part, on observe que la teneur en proline diminue lors de l’ajout de différentes concentrations d’acide salicylique en présence de stress. ces résultats concordent avec d’autres travaux qui impliquent l’acide salicylique dans la réalisation de différents programmes d’antistress (Hayat et al., 2010 ; Aftab et al., 2011 ; Jayakannan et al., 2013 ).

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Table des matières

Introduction
Etude bibliographique
I. Le stress
1. Stress abiotiques
a. Métaux lourds : (Zinc)
b. Impact des métaux lourds sur les plantes
II. Acide Salicylique
1. Synthèse
2. Rôle
3. Acide salicylique et stress abiotiques
III. Plantes utilisées
1. Mentha suaveolens
2. Ocimum gratissimum
Matériel et méthodes
I. Matériel végétal
II. Tests de germination
1. Installation de stress du Zinc
2. Application de l’acide salicylique
3. Taux de germination
III. Condition de culture
1. Paramètres étudiés
1.1. Dosage des chlorophylles
1.2. Dosage des composés phénoliques totaux
1.3. Dosage des tanins condensés
1.4. Dosage du peroxyde d’hydrogène
1.5. Dosage de la proline
Résultats
I. Tests de germination
1. Influence du zinc sur le taux de germination
2. Influence de l’acide salicylique sur le taux de germination en présence du zinc
II. Effet de l’acide salicylique sur la croissance de Mentha suaveolens cultivée en présence de stress en Zinc
1. Croissance aérienne et racinaire
2. Teneurs en chlorophylles totale
3. Teneurs en polyphénols et en Tanins condensés
4. Teneur en peroxyde d’hydrogène
5. Teneur en proline
Discussion
Conclusion et Perspectives
Références bibliographiques