Soutenance mémoire
L’impact de la salinité sur la plante
EFFET DE LA SALINITE SUR LE STRESS OXYDATIF :
Effet du NaCl sur la teneur en peroxyde d’hydrogène:
Le NaCl a un effet significatif sur la teneur en peroxyde d’hydrogène (p = 0.024*, α<0.05) ainsi que pour l’effet organe (p = 0.034*, α<0.05) ; l’interaction sel×organe ne représente aucun effet significatif (p = 0.184, α< 0.05) . Les résultats obtenus indiquent que la corrélation entre le sel et le peroxyde d’hydrogène est hautement significative (r = 0.549**, p < 0.001) .
Effet du NaCl sur la peroxydation lipidique:
La peroxydation lipidique est représentée par les variations des teneurs en MDA (malondialdéhyde). Nos résultats indiquent que le NaCl a un effet hautement significatif sur les variations des teneurs pour ce composé (p = 0**, α< 0.05). Cependant l’effet organe n’est pas significatif (p = 0.525, α< 0.05), alors que l’effet sel×organe présente un effet hautement significatif (p = 0**, α< 0.05) . Les teneurs enregistrées indiquent que la corrélation entre le sel et MDA est hautement significative (r = 0.677**, p < 0.001) . Les résultats montrent et mettent en évidence une accumulation de MDA dans les jeunes racines et les jeunes feuilles stressées au NaCl .
Effet du NaCl sur la teneur en polyphénol:
Le sel a un effet hautement significatif sur la teneur en polyphénols (p = 0**, α< 0.05), ainsi que l’effet organe (p = 0**, α< 0.05), quant à l’interaction sel×organe un effet significatif est constaté (p = 0.19*, α< 0.05) . Les résultats indiquent l’absence de corrélation entre le sel et l’accumulation de polyphénols (r = – 0.280) . D’après ces résultats, on constate que les teneurs en polyphénol sont influencées par le régime salin appliqué sur les jeunes plantules d’Abelmoschus esculentus (L.). Les jeunes racines accumulent deux à trois fois plus de polyphénols par rapport aux feuilles sous tous les traitements .
Effet du NaCl sur la teneur en flavonoïde:
Le sel a un effet hautement significatif sur la teneur en flavonoïdes (p = 0**, α< 0.05) sur l’effet organe (p=0**, α< 0.05) ainsi que sur l’interaction sel×organe (p = 0**, α< 0.05) . Les résultats obtenus indiquent que la corrélation entre ces deux facteurs est négative et significative (r = – 0.351*, p < 0.001) .
Effet du NaCl sur la teneur en pigments:
L’étude statistique indique que l’effet sel est hautement significatif pour : la ch a (p = 0**, α< 0.05), ch b (p = 0**, α< 0.05), chl tot (p = 0**, α< 0.05) et car (p = 0**, α< 0.05). Les pigments analysés indiquent une corrélation négative hautement significative sous stress salin, (chl a avec r = – 0.844** à p<0.001; chl b avec r = – 0.835** à p<0.001; chl tot avec r = – 0.843** à p<0.001 et les car avec r = – 0.864** à p <0.001).
La teneur en chlorophylle (a) enregistre aussi une baisse considérable, elle est de 269.73 µg.g -1 PF pour les feuilles témoins (figure 15.A), les valeurs baissent pour atteindre 28.05 77 µg.g -1 PF dans les feuilles traitées à 100 mM de NaCl, cette valeur est presque dix fois moins importante que dans les feuilles témoins (. La teneur en chlorophylle (b) diminue aussi avec l’augmentation de la concentration de la solution saline dans le même sens que la réduction de la chlorophylle (a). La synthèse de la chl (a) est plus importante que celle de la chl (b) qui est représentée par des valeurs très faibles à ce stade de croissance des plantules (figure 15.B). Les mêmes résultats sont observés pour les chlorophylles totales (figure 15.C), influencées négativement par le régime salin appliqué. La figure 15 (D) représente l’évolution des teneurs en caroténoïdes des feuilles d’Abelmoschus esculentus (L.) en fonction des différentes concentrations de NaCl. Les résultats montrent que la teneur en caroténoïde est fortement influencée par le traitement salin. La contrainte saline abaisse le contenu des feuilles en caroténoïde. Les valeurs les plus élevées sont enregistrées dans les feuilles des plantules témoins jusqu’à un niveau dix fois supérieurs par rapport aux traitements à 100 mM de NaCl (7.77 contre 85.63 µg.g -1 PF) .
L’expérimentation menée au cours de cette recherche a permis une analyse des effets de la salinité sous forme de NaCl sur les aspects morphologiques et physiologiques du gombo. D’autre part, nos résultats ont abouti à un examen de la réponse des plantules de gombo à la salinité à travers l’activité antioxydante pour évaluer les marqueurs du stress oxydatif. Au stade germination, nous avons observé un ralentissement de la vitesse de germination qui s’est répercutée sur la croissance des plantules d’Abelmoschus esculentus (L.) exposées à des niveaux croissants de NaCl (0, 25, 50, 100 mM de NaCl). Il en ressort que la salinité exerce un effet retardateur sur la croissance ce qui a été déjà rapporté par Mrani Alaoui et al. (2013). Pour s’adapter au stress salin, la plante peut éviter les dommages par la réduction de sa croissance (Yeo, 1983; Zhu, 2002). C’est l’effet le plus commun des stress abiotiques sur la physiologie des plantes; la réduction de la croissance est une capacité adaptative nécessaire à la survie d’une plante exposée à un stress abiotique. En effet, ce retard de développement permet à la plante d’accumuler de l’énergie et des ressources pour atténuer le stress avant que le déséquilibre entre l’intérieur et l’extérieur de l’organisme n’augmente jusqu’à un seuil où les dommages seront irréversibles (Zhu, 2001). Le stress salin est connu pour provoquer une réduction dans la division cellulaire et son allongement (West, et al., 2004). Cette réduction est principalement due au sel, altération induite dans l’absorption des éléments nutritifs, formation induite d’espèces réactives de l’oxygène, inhibition des enzymes cytoplasmiques, perte de turgescence et déséquilibre hormonal (Ashraf et Foolad, 2007; Ashraf, 2009), ce qui va influer sur la croissance des plantes.
Le peroxyde d’hydrogène a un rôle important dans le transfert d’un signal durant le stress abiotique dans la plante (Miller et al., 2010; Shafi et al., 2015). Ce peroxyde d’hydrogène est d’ailleurs très rapidement produit lors des différents stress (Schutzendubel et Polle, 2002; Upadhyaya et al., 2007; Zhaoa et al., 2015). D’autre part, plusieurs études montrent que le stress salin induit une production excessive de peroxyde d’hydrogène (Pang et Wang, 2008; Abogadallah, 2010; Tounekti et al., 2011). d’où une peroxydation lipidique affectant la perméabilité membranaire ce qui va induire un stress oxydatif (Reginato et al., 2014).
Dans notre étude, il est constaté que la salinité provoque une production de peroxyde d’hydrogène chez les jeunes racines d’Abelmoschus esculentus (L.) ainsi que chez les feuilles. Ces résultats sont similaires à d’autres travaux mettant en évidence une augmentation de la teneur en peroxyde d’hydrogène chez Triticum aestivum (Mandhania et al., 2006) Oryza sativa L. (Yamane et al., 2012) et Arabidopsis thaliana (Ben Rejeb et al., 2015). Sous le traitement à 100 mM de NaCl, la production de peroxyde d’hydrogène enregistre une baisse chez les jeunes feuilles due à un ralentissement de la croissance confirmé par une analyse biométrique comparative des plantules témoins et stressées.
La diminution en teneur des polyphénols au niveau des feuilles pourrait être due à l’effet des polyphénoloxydases (Cheftel et Cheftel, 1976). Les substrats potentiels des polyphénoloxydases de plantes sont très divers (acide chlorogénique, acide caféique, catéchines, procyanidines,…) (Robards et al., 1999; Pourcel et al., 2007). La diminution des polyphénoloxydases pourrait être due à la liaison des polyphénols aux autres substances organiques tels les carbohydrates ou les protéines (Saharan et al., 2002). Les travaux de Awika et Rooney (2004) et de De Abreu et Mazzafera (2005) concluent que les réponses des espèces varient considérablement dans leur teneur en composés phénoliques liée à leur variabilité génétique et à leur environnement.
Les caroténoïdes associés au PSII ou à l’antenne collectrice participent à la protection de l’appareil photosynthétique contre les ROS (Asada, 1994; Miller et al., 1996). Les produits de clivage des caroténoïdes peuvent aussi agir dans les processus de défense de la plante (Bouvier et al., 2005). L’ABA est issu du clivage des caroténoïdes (Nambara et Marion-Poll, 2005). La caroténogénèse est liée à la baisse de l’efficacité photochimique du PSII (Pirastru, 2012). La diminution des caroténoïdes sous stress salin conduit à la dégradation de β-carotène et à la formation de zeaxanthine qui sont apparemment impliquées dans la défense contre les photoinhibitions (Sharma et Hall, 1991).
Le contenu en chlorophylle a été suggéré comme l’un des paramètres de tolérance stress salin chez les plantes cultivées (Srivastava et al., 1998; Hernandez et al., 1995). En outre, la chlorophylle et ses produits intermédiaires sont des molécules toxiques photodynamiques qui génèrent des ROS (Chakraborty et Tripathy, 1992; Krieger-Liszkay et al., 2008; Turan et Tripathy, 2015).
EFFET DE LA SALINITE SUR LA NUTRITION MINERALE:
Variation des teneurs en sodium:
Les résultats montrent un effet hautement significatif du sel sur le taux Na+ , sur l’effet organe et l’effet sel×organe (p = 0**, α< 0.05) . L’analyse statistique révèle une corrélation positive hautement significative entre le sel et le Na+ : r = 0.853** à p<0.001 pour les feuilles ; r = 0.862** à p<0.001 pour les racines . La figure 16 montre que Na+ s’accumule davantage dans les feuilles lorsque le milieu de culture s’enrichit en NaCl, son taux passe significativement de 5.74 mg.g-1 de PS dans les feuilles des plantes témoins à 8.40 mg.g 1 de PS dans les feuilles des plantes nourries à 200 mM de NaCl .
Variation des teneurs en K+:
Les résultats montrent que l’effet organe est hautement significatif (p = 0**, α< 0.05), l’interaction de l’effet sel×organe donne aussi des résultats hautement significatifs (p = 0.002**, α< 0.05) ce qui n’est pas le cas pour l’effet sel (p = 0.226, α< 0.05). L’analyse statistique ne présente pas de corrélation entre le sel et K+ pour les feuilles : r = 0.502; contrairement aux racines r = – 0.837** à p<0.001. L’ion K+ baisse dans le sens feuille, £ racine aussi bien chez les plantes témoins que celles stressées à la salinité (figure 18). Cependant les variations du taux de potassium chez les feuilles traitées ou non ne semblent pas trop fluctuer et restent avec des valeurs variant entre 21.56 à 22.86 mg.g-1 de PS respectivement pour les plantes témoins et celles traitées à 200 mM de NaCl .
Les concentrations salines provoquent une augmentation linéaire des teneurs en proline, des résultats similaires ont été mis en évidence chez le gombo par Habib et al., (2012) et Abbas et al. (2013), chez le ricin (Li et al., 2010), le blé dur (Chorfi, 2009), le blé tendre (Hong-Bing, 2011), le pistachier de l’atlas (Benhassaini et al., 2012), le riz (Joseph et al., 2015). Il est établi que la proline est certainement un des osmolytes le plus répandu. Lors d’un stress osmotique, sa biosynthèse est augmentée dans les chloroplastes (Székely et al., 2008) et son accumulation chez les plantes stressées a une fonction de protection (Verbruggen, Hermans, 2008) suite à la perturbation du métabolisme des protéines (Lepengue et al., 2012).
CONCLUSION:
La salinité représente l’un des principaux facteurs de la réduction des rendements agricoles. L’un des défis de la recherche actuelle en écophysiologie végétale est de produire des variétés de plantes à intérêt agronomique présentant une tolérance vis-à-vis du stress salin. L’élaboration de telles variétés implique une bonne compréhension des mécanismes biologiques intervenant dans la signalisation et la réponse à la contrainte saline. Au stade germinatif en conditions contrôlées, l’application de sel a provoqué une chute du délai, du taux final et de la vitesse de germination chez Abelmoschus esculentus (L.). L’étude de la cinétique de germination indique que la présence de chlorure de sodium dans le milieu de culture entraîne une augmentation de la durée du processus de germination. L’émergence de l’appareil végétatif est affectée par les concentrations croissantes de NaCl ainsi que l’évolution de la matière fraîche très influencée par le NaCl contrairement à la matière sèche. Nos résultats concluent que la salinité est un facteur limitant pour la germination du gombo. L’effet du stress salin sur les plantules d’Abelmoschus esculentus (L.) au stade d’émergence de la radicule et des feuilles est remarquablement visible, l’augmentation de la concentration en sel dans le milieu provoque un ralentissement de la croissance. Au terme de cette partie, l’évaluation des protéines et des sucres solubles paraît moyennement affectée au niveau des plantules du gombo. D’autre part, ces résultats montrent que le stress salin engendre un stress oxydatif, cela se traduit par une accumulation de peroxyde d’hydrogène et d’une peroxydation lipidique indiquant l’instabilité de la membrane cellulaire déterminée à travers le test du malondialdéhyde. La production d’espèces réactives de l’oxygène a perturbé le statut redox des cellules ce qui a déclenché un stress oxydatif chez le gombo. En réponse au stress oxydatif la plante a induit la synthèse d’antioxydants non enzymatiques. Les résultats obtenus montrent une accumulation de polyphénols totaux et des flavonoïdes. Contrairement à d’autres espèces, les caroténoïdes et les pigments chlorophylliens chez l’Abelmoschus esculentus (L.) ne contribuent pas à l’activité antioxydante. Cette baisse est due à la toxicité des espèces réactives de l’oxygène et celle du NaCl et au ralentissement de la croissance qui inhibe l’apparition des deux premières feuilles.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I – RAPPEL BIBLIOGRAPHIQUE
Présentation de l’Abelmoschus esculentus L.
Systématique de l’espèce
Origine
Description botanique
Croissance et développement
Exigences pédoclimatiques
Maladies et insectes ravageurs
Intérêts
La salinité
Les différents types de salinisation
Répartition des sols salins en Algérie
L’impact de la salinité sur la plante
Transport du sodium
Régulation du Na+
par la voie de SOS
Perception du signal
Transduction du signal
Réponses aux stress
Les marqueurs d’un stress oxydant
Espèces réactives d’oxygène
Peroxydation lipidique
Les antioxydants
CHAPITRE II– MATERIEL ET METHODES
Matériel végétal
Dispositif expérimental
1er Protocole expérimental
2ème Protocole expérimental
3ème Protocole expérimental
CHAPITRE III – RESULTATS ET DISCUSSION
REPONSES DES GRAINES DU GOMBO A LA SALINITE AU STADE
GERMINATION
Précocité de germination
Taux final de germination
Cinétique de germination
Longueur de la partie aérienne et souterraine
Evaluation de la biomasse
Vitesse de germination
Les sucres solubles
Les protéines
Discussion
EFFET DE LA SALINITE SUR LE STRESS OXYDATIF
Effet du NaCl sur la teneur en peroxyde d’hydrogène
Effet du NaCl sur la peroxydation lipidique
Effet du NaCl sur la teneur en polyphénol
Effet du NaCl sur la teneur en flavonoïde
Effet du NaCl sur la teneur en pigments
Discussion
EFFET DE LA SALINITE SUR LA NUTRITION MINERALE
Variation des teneurs en sodium
Variation des teneurs en Ca++
Variation des teneurs en K+
Étude du ratio K+/Na+
selon les organes de la plante
Étude du ratio Ca++/Na+
selon les organes de la plante
Discussion
EFFET DE LA SALINITE SUR LES CARACTERISTIQUES HYDRIQUE ET
BIOCHIMIQUE
Caractéristique hydrique
Caractérisation biochimique
DISCUSSION
CONCLUSION
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