A Plant Recapitulatif (Rabier)

Anatomie, Physiologie, Génétique des plantesBiologie de base en rapport avec la phytoremediation

Origine de quelques acteursde la bioremediation

Plantes

monocotylédones dicotylédones* **

Les plantes sont constituées de cellulesLes cellules forment un tissuLes tissus forment un organeLes organes forment une plante

feuille tige racine

Anatomie d’une plante

pousse

La feuille

XylèmeTransportracine pousse

Phloèmetransportpousse racine

La feuille: stomate

La feuille: cuticule

La tige

monocot

dicot

La racine

xylème

phloème

La racine

Croissance des plantes

Meristème:site deDivision cellulaire(mitoses)

= meristème

Plantes: faites de cellules

Ce qu’il y a de remarquable chez les plantes:-Elles forment un symplaste connecté

Via les plasmodesmes

Une cellule de base

membrane

Sève cellulaire/ cytoplasme / cytosol

Les membranes separent les compartiments

protéinesphospholipides

Pour le transportÀ travers la membrane

La cellule de plante

Noyau

Contient l’ADN

A l’intérieur des cellules végétales

Matériel génétique

Fonctions:

- solidité

ionsmétabolitespigmentstoxines

- Entreposage:

-décomposition molécules/organelles

Vacuole

ChloroplasteFonction: photosynthèse

CO2 + H2O => sugar + O2

membrane du thylakoide

stroma

lumière

enveloppe à 2-membrane

En dehors de la membrane cellulaireParoi cellulaire

Fibre de cellulose Fonction: support

Points de contact entre les cellules

Plasmodesmes

Connections cytoplasmiques

Fonction: Transport moleculaire

TransportCellule-à-celluleChez les plantes

Metabolisme Cellulaire :Toute les réactions biochimiques qui se produisent dans la cellule

Ensemble des réaction en séries: voie

chaque réaction est catalysée par un enzyme

ES -> P + E E + S -> ES

ES

ES

Voie:Serie d’ enzymes qui travaillent ensemble

• Pour construire quelque chose

ou• Pour décomposer quelque chose

Le métabolisme est reguléAu niveau protéique ou de L’ADN

ADN: librairie de gènes dans le noyau

ARN messager: copie faite dans le noyauTransporté dans le cytosol

Protéine: fabriquée En utilisant l’info des ARNm

Comment ça marche?• Un morceau d’ADN contenant un ou plusieurs gènes est introduit dans une cellule de plantes, ou il s’intègre dans le génôme de plante• La cellule de plante est régénérée en une plante

• La nouvelle plante transgénique produit le produit du gène étranger (une protéine)

•Manipulation génétique des plantes

Construction d’ADN

Votre Gènefavori

PP

Promoteur: InterrupteurMarche/arrêt

via Agrobacteriumou via un canon à particules

UnGène deresistance

Progéniture transgenique

celluletransformée

Milieu avec:•Hormones de plantes• antibiotique

Plante transgenique

Nutritiondes

Plantes et

Transport

Les plantes sont photo-autotrophique:Ils ont besoin seulement nutrients inorganiquess

Elles utilisent l’énergie de la lumière pour construire des composées organiques à partir de des minéraux

Matière sèche de plante

96% H, O, N, C

macronutriments P, K, S, Mg, Ca

micronutriments Fe, Zn, Mn, Cl, B, Cu, Ni, Mo

Role structuralcatalytique/Rôle regulatoire

>1000 ppm MS

<100 ppm MS

Racine pousse transport:Dans les vaisseaux du xyleme

Pousse racine transport:Dans les vaisseaux du phloème

Plant Transport des plantes

Qu’est ce que le xylème?

Cellules mortes(seulement paroi cellulaire)

Partie de l’apoplasme

Qu’est ce que le Phloème?Cellules vivantes

dépendentDes cellules compagnes

Partie du symplasme

Qu’est ce qui est transporté dans le xylème et le phloème ?mineraux

amino acides

sucreamino acidesmineraux

Transport dans le xylème

1. Entrée dans le symplasme de racine

2. Exportation dans l’apoplasme du xylème root xylem

3. Transport de masse des pousses

4. Entrée dans le symplaste des pousses

5. Evaporation dans l’ airForce motrice ultime

Par stomate

H2O + nutrients dissous

Mécanisme du transport minéralÀ travers membranes

bicouche phospholipidiqueAvec des protéines enchassées

Matière sèche des plantes

96% H, O, N, C

C: des CO2 gas

fixé and reduiten sucre (CHO)

utilisée pour fabriquer d’autres composés organiques

De nombreux composés organiques

Ossature carbonée

Photosynthèse:

chloroplaste

cellule

Transport dans le Phloèmecharge (dans la source)

décharge (dans le puit)

ModèlePressionécoulement

Source: le sucre est chargé dans le phloème

l’eau suit (osmose) haute pression

Puit: le sucre est déchargé du phloème l’eau suit (osmose) basse pression

source écoulement dans le puit

Minéraux mobiles :RemobilisationPar le phloème

photosynthèseCO2 + H2O --> sucre + O2

lumière

respirationsucre + O2 --> CO2 + H2O

+ energie

ATP + chaleur

Des composés carbonés sont dégradés pour de l’énergie

La respiration joue un rôle

centralDans le

métabolisme cellulaire

Respiration: • dans tous les tissus et constamment • a besoin d’ oxygène

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() Remarque Le sol agit sur la plante de différente manière:-éléments nutritifs-Sécrétions microbiennes qui agissent par: leurs composants

bioactifs.Sécretions

hormonales.SIGNAUX

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Effets des hormones• L'auxine joue un rôle central dans la croissance cellulaire et dans la formation de nouveaux tissus

• Les cytokinines contrôlent la division et la différenciation cellulaires, et ralentissent le vieillissement

• Les gibbérellines participent avec l'auxine à la régulation de la croissance cellulaire et stimulent la germination des graines

• L'acide abscissique induit la dormance des semences et régule les réponses des plantes à la sécheresse

• L'éthylène permet aux plantes de répondre à un stress mécanique et contrôle la maturation des fruits ainsi que l'abscission des feuilles

• Les brassinostéroîdes représentent un nouveau groupe d'hormones végétales et agissent comme l'auxine

• D'autres composés peuvent jouer un rôle d'hormone végétale

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Exemple: Effets des hormones et phytoremediation

• L'auxine joue un rôle central dans la croissance cellulaire et dans la formation de nouveaux tissus

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Auxines de synthèse à usage commercial

l'acide indole butyrique( et) ou l'acide naphtalène acétique(ANA) servent à la propagation des plantes en favorisant la formation de racines adventives sur les boutures.

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Auxines de synthèse à usage commercial

Quelques auxines de synthèse, comme le 2-4 D (acide dichlorophénoxyacétique), sont utilisées pour éliminer des mauvaises herbes.

Cette hormone entraîne la synthèse de fortes concentrations d'éthylène, induisant ainsi leur vieillissement.

Les plantes aux grandes feuilles sont tuées plus rapidement que les graminées, probablement à cause d'une pénétration plus importante de l'auxine synthétique.

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()

Par suite du mécanisme réactionnel catalysé par les peroxydases(formation de radicaux libres), les auxines ne sont pas le seul substrat de cet enzyme et des herbicides auxiniques, par exemple, peuvent être partiellement neutralisés bien que plus lentement.

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Auxines de synthèse à usage commercial

Similitude de structure (+ ou -) avec l’auxine. Sont reconnus par les sites récepteurs

Non reconnues et donc non dégradées par l'AlA-oxydase

Plus stables , quantités plus faibles et meilleur coût

utilisées pour stimuler et inhiber la croissance.

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Auxines de synthèse à usage commercial

L'agent orange, défoliant utilisé pendant la guerre du Vietnam, était un mélange d'auxines de synthèse.

Les atteintes à la santé humaine causées par l'agent orange n'étaient pas dues aux auxines, synthétiques peu toxiques par elles-mêmes, mais à un agent contaminant utilisé pendant la production des auxines, la dioxine.

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Exemple: Effets des hormones et phytoremediation

• Les gibbérellines participent avec l'auxine à la régulation de la croissance cellulaire et stimulent la germination des graines

– Cette hormone ou le butenolide, une substance présente dans la fumée de tissus végétaux peut lever la dormance de certaines graines(ex graines sauvages) et êtr utilisée dans des protocoles de réensemencement

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• L'acide abscissique induit la dormance des semences et régule les réponses des plantes à la sécheresse

• L'éthylène permet aux plantes de répondre à un stress mécanique et contrôle la maturation des fruits ainsi que l'abscission des feuilles

Exemple: Effets des hormones et phytoremediation

Dans le suivi des expériences différents types de stress biotiques ou abiotiques peuvent provoquer les même réponses que les stress liés à la pollution au niveau visuel comme au niveau des indicateurs moléculaires (ex:accumulation de proline sécheresse/sel&métaux et métabolisme du glutathion)

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L'éthylène inhibe la croissance en longueur et stimule la croissance en épaisseur

permet de résister au vent et à d'autres contraintes

les plantes stimulées par l'auxine grandissent beaucoup, celles stimulées par l'éthylène présentent un port trapu.

La production d'éthylène augmente quand une plante est touchée, battue par les vents ou agressée d'une quelconque façon

témoin

toucher2x/J

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l'éthylène :abscission

Au XIX" siècle, les rues des villes étaient éclairées gràce à l'éthylène. Des fuites dans les conduites d'alimentation en éthylène entrainaient la défoliaison des arbres signe du rôle joué par l'éthylène dans l'abscission

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Effets des hormones• Les brassinostéroîdes représentent un nouveau groupe d'hormones végétales et agissent comme l'auxine

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brassinostéroïdes leur récepteur protéique est situé dans la membrane plasmique contrairement aux stéroïdes animaux, ne pénètrent pas dans la cellule.

stimulent la division cellulaire l'élongation des tiges, la différenciation des cellules du xylème stimulent la croissance du tube pollinique ralentissent la croissance des racines retardent l'abscission foliaire alors qu'ils accroissent la synthèse d'éthylène. Similitudes d’action avec l’auxine mais voies différentes

• Exemple de l’importance de la connaissance des mécanismes hormonaux en phytoremediation organique

• Le brassinostéroides activent les mécanismes de détoxification contre des herbicides.

Exemple: Effets des hormones et phytoremediation