Dissertationen: „Paroi cellulaire végétale – Imagerie“

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Cuello, Clément. „Vers l'élaboration d'un modèle de construction des parois secondaires des fibres de bois chez le peuplier“. Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2021. https://theses.univ-orleans.fr/prive/accesESR/2021ORLE3118_va.pdf.

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Les arbres atteignent des hauteurs et des durées de vie considérables grâce aux propriétés remarquables de leur bois. En effet, le bois remplit trois fonctions principales : (i) la conduction de la sève brute de la racine au houppier, (ii) le soutien mécanique de la masse toujours en augmentation de l'arbre en croissance et (iii) le stockage de réserves temporaires, capitales pour la pérennité de l'arbre. Chez les angiospermes, les vaisseaux, les fibres et les rayons parenchymateux sont, respectivement, affiliés à ces fonctions. Chacune de ces cellules possède son propre schéma de développement. Par ailleurs, la composition et la structure des parois de ces cellules varient considérablement en fonction des stades de développement et des conditions environnementales. Cette complexité représente donc un frein à l’étude des mécanismes moléculaires de la formation du bois. Cette difficulté peut être contournée par le développement d’approches à l’échelle cellulaire.La thèse présentée ici vise à une caractérisation du développement des fibres, plus particulièrement de leurs parois secondaires, par le déploiement d’outils de caractérisation à l’échelle cellulaire et d’une analyse intégrative à cette échelle. Le développement d’une méthode de caractérisation des parois à l’échelle cellulaire, l’imagerie hyperspectrale en ATR-FTIR, a permis une analyse fine des différences entre types cellulaires au sein d’un arbre et entre types de bois pour un même type cellulaire. L’étude de données transcriptomiques obtenues par RNA-Seq de fibres et rayons micro disséqués a, elle, permis d’identifier des différences transcriptionnelles entre ces deux types cellulaires. La combinaison de ces deux résultats a permis d’identifier des acteurs semblant majeurs dans le développement des fibres de bois. Ce travail de thèse ouvre donc des perspectives de recherche permettant de mieux comprendre les mécanismes moléculaires associés à la formation des fibres de bois
Trees are able to grow high et survive many years thanks to their wood properties. Wood delivers three major functions in trees : (i) water conduction, (ii) mechanical support et (iii) nutrient storage. In Angiosperm trees, vessels, fibers et parenchyma rays are respectively assigned to these functions, each of them following their own development scheme. Cell wall composition et structure varies greatly depending on cell type, developmental stage et environmental conditions. This complexity therefore represents a hindrance to study the molecular mechanisms of wood formation. However, this can be circumvented by the development of cell-specific approaches.This work aims at characterizing fiber development, focusing on their secondary cell wall, developing cell-specific methods et integrative analysis at the cell level. Development of ATR-FTIR hyperspectral imaging enabled to finely characterize differences in cell wall composition between cell types in a tree et within cell types in different types of wood. Transcriptomics data obtained by RNA-Seq of microdissected fibers et rays gave rise to major differences in the transcriptome of these two cell types. Combining both kind of result led to the identification of key players in fibers development. Hence, this work opens up new research hypothesis, which could lead to a better understanding of the molecular mechanisms underlying wood fiber development, including from a dynamic perspective

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Morel, Oriane. „Characterization of the spatial distribution of lignins in plant cell walls using chemical reporters and Raman“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILS118.

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La lignine est un polymère polyphénolique de la paroi cellulaire qui intervient dans de nombreux aspects de la croissance et du développement des plantes supérieures. En tant que composant majeur de la biomasse lignocellulosique, elle présente également un intérêt économique. Bien que la biosynthèse du polymère de la lignine soit relativement bien comprise, nous avons besoin d'en savoir plus sur la façon dont les changements (quantité/structure) des autres polymères de la paroi cellulaire (par exemple, la cellulose, les hémicelluloses, les pectines) affectent la production de lignine. Afin de fournir plus d'informations sur cette question, nous avons mis en œuvre une approche en deux phases basée sur l'utilisation de l'imagerie biologique. La première phase a consisté à développer/améliorer différentes techniques d'imagerie complémentaires à haute résolution. Nous avons tout d'abord développé une nouvelle approche ratiométrique quantitative (REPRISAL) basée sur la segmentation paramétrique/intelligence artificielle d'images de microscopie confocale obtenues par la chimie bio-orthogonale des rapporteurs chimiques de la lignine (click chemistry). Cette méthodologie nous a permis de cartographier précisément la capacité de lignification des différentes couches de la paroi cellulaire (coin cellulaire, lamelle moyenne composée et paroi cellulaire secondaire) chez les plantes Arabidopsis WT et le mutant prx64. Dans un deuxième temps, nous avons modifié l'algorithme de segmentation REPRISAL afin de pouvoir l'utiliser pour cartographier les niveaux relatifs de lignine de la paroi cellulaire déterminés par la technique de fluorescence ratiométrique de la safranine-O. Enfin, nous avons utilisé l'imagerie Raman pour comparer la capacité de trois méthodes analytiques multivariées différentes (non-mixage, analyse en grappes et correspondance orthogonale) à fournir des informations spatiales détaillées sur la distribution des différents polymères dans les parois cellulaires des plantes. Dans la deuxième phase, nous avons utilisé les techniques d'imagerie développées/améliorées pour analyser si les modifications des hémicelluloses de la paroi cellulaire affectent la lignification chez le mutant irx9 d'Arabidopsis. Nos résultats ont démontré que les changements dans la distribution des hémicelluloses de la paroi cellulaire modifient effectivement le processus de lignification, en particulier dans les parties les plus jeunes de la tige florale de la plante. La transcriptomique ciblée de certains gènes de la paroi cellulaire suggère que les changements observés pourraient être liés à l'induction d'une réponse de défense. Globalement, les techniques développées dans le cadre de cette thèse devraient s'avérer précieuses pour les études futures de la dynamique des parois cellulaires. Les résultats obtenus sur le mutant irx9 donnent un nouvel aperçu des relations dynamiques qui existent entre les différents polymères de la paroi cellulaire des plantes
Lignin is a polyphenolic polymer of the cell wall involved in many aspects of growth and development in higher plants. As a major component of lignocellulosic biomass, it is also of economic interest. Although the biosynthesis of the lignin polymer is relatively well understood, we need to know more about how changes (quantity/structure) to other cell wall polymers (e.g., cellulose, hemicelluloses, pectins) affect lignin production. To provide more information on this question we implemented a two-phase approach based on the use of biological imaging. The first phase involved the development/improvement of different high-resolution complementary imaging techniques. We firstly developed a novel quantitative ratiometric approach (REPRISAL) based on the parametric/artificial intelligence segmentation of confocal microscopy images obtained by lignin chemical reporter bio-orthogonal chemistry. This methodology allowed us to precisely map the lignification capacity of different cell wall layers (cell corner, compound middle lamella and secondary cell wall) in Arabidopsis WT plants and the prx64 mutant. In a second development, we modified the REPRISAL segmentation algorithim thereby enabling it to be used to map relative cell wall lignin levels determined by the ratiometric safranin-O fluorescence technique. Finally, we used Raman imaging to compare the ability of three different multivariate analytical methods (unmixing, cluster analysis and orthogonal matching) to provide detailed spatial information about the distribution of different polymers in plant cell walls. In the second phase we used the developed/improved imaging techniques to analyse whether changes to cell wall hemicelluloses affect lignification in the Arabidopsis irx9 mutant. Our results demonstrated that changes in the distribution of cell wall hemicelluloses do indeed modify the lignification process, particularly in the younger parts of the plant floral stem. Targeted transcriptomics of selected cell wall genes suggested that the observed changes could be related to the induction of a defence response. Overall, the techniques developed within the framework of this thesis should prove valuable for future studies of cell wall dynamics. The results obtained on the irx9 mutant provide a novel insight into the dynamic relationships that exist between different polymers of the plant cell wall

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Tesson, benoît. „Mécanismes de formation, structure et composition de la paroi de deux diatomées modèles : Phaeodactylum triconutum (Bohlin) et Thalassiosira pseudonana (Hasle et Heimdal)“. Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2004.

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Dans ce travail, nous avons tenté de caractériser d’un point de vue structural et biochimique les composants de la paroi de 2 espèces de diatomées ainsi que de localiser et de caractériser le silicium intracellulaire. Les 3 morphotypes de P. Tricornutum (oval, fusiforme et triradié) ont été caractérisées d’un point de vue structural et mécanique, les mécanismes de passage d’une forme à une autre ont été étudiés. L’analyse de la surface pariétale des morphotypes de P. Tricornutum révèle la présence d’environ 1 % de silicium sous la forme de silice (SiO2) et une forme faiblement condensée. La paroi des formes triradiée et fusiforme contient environ 30 % de protéines, 25 % de polysaccharides et 45 % de lipides, la forme ovale est enrichie en lipides (55 %) et en polysaccharides (30 %) avec une concentration en protéines de 13 %. L’impact de l’alcalinisation du milieu sur l’excrétion d’exo polymères, la formation d’une structure minérale et la biodisponibilité du silicium ont été étudiés chez P. Tricornutum. Les composantes minérales et organiques du frustule ont été analysées par résonance magnétique nucléaire. La présence d’acylglycérol a été détectée dans la paroi de T. Pseudonana, des groupements carboxyliques et phosphates semblent être en contact avec le silicium à l’intérieur de la paroi. Du silicium sous une forme relativement condensée, peut être sous la forme d’un « sol » a été trouvé à l’intérieur de la cellule, ce sol de silice est probablement utilisé par la cellule comme précurseur pour la synthèse du frustule
The aim of the present work is the structural and biochemical characterization of the walls of diatoms, and the localization of their intracellular silicon. The 3 morphotypes of P. Tricornutum (oval, fusiform and triradiate) were characterized structurally and mechanically, mechanisms of transition from one form to another were studied. The analysis of the wall surface of P. Tricornutum morphotypes reveals the presence of about 1% silicon in the form of silica (SiO2) and a weakly condensed species. Triradiate and fusiform wall contains about 30% proteins, 25% polysaccharides and 45% lipids, the oval form is enriched in lipids (55 %) and polysaccharides (30 %) with 13 % of proteins. Formation of mineral structure and silicon bioavailability has been studied in culture of P. Tricornutum, in relation with medium alkalinization and exopolymer excretion. The mineral and organic components of T. Pseudonana frustule were analyzed by nuclear magnetic resonance. The presence of acylglycérol was detected in the wall of T. Pseudonana, carboxylic and phosphates groups seem to be in contact with the silicon inside the wall. A relatively condensed silicon species, probably in the form of a "sol" was found inside the cell, this “silica sol” is probably used by the cell as a precursor for the synthesis of frustule

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Christiaen, Daniel. „Structures et fonctions des polyosides matricielles de la paroi de Gracilaria verrucosa“. Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37596731q.

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Louvet, Romain. „Approches biochimique et moléculaire du développement de la silique chez Arabidopsis thaliana (L. ) : Régulation et fonctions des Pectine MéthylEstérases“. Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0109.

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La paroi végétale est composée de polymères complexes de nature protéique, phénolique et polysaccharidique. Ces derniers se répartissent en trois catégories, les celluloses, les hémicelluloses et les pectines. Les homogalacturonanes (HG), composant majeurs des pectines, peuvent être déméthylestérifiés par des enzymes pariétales, les pectine méthylestérases (PMEs, E. C. 3. 1. 1. 11), qui constituent, chez Arabidopsis thaliana une famille multigénique de 66 membres. Au cours de cette étude, nous avons analysé de manière quantitative et qualitative les modifications des composés polysaccharidiques pariétaux au cours du développement de la silique chez Arabidopsis. La maturation de la silique se caractérise notamment par une diminution du degré de méthylestérification des HG et une augmentation de l’activité PME, ce qui nous a conduit à quantifier par RT-qPCR l’expression des 66 gènes codant ces enzymes putatives lors de ce processus de développement. Ceci a permis de mettre en évidence cinq groupes d'expression, et d'isoler plusieurs gènes présentant un profil intéressant sur lesquels la localisation tissulaire de l’expression a été réalisée grâce à des constructions entre leur promoteur et le gène codant la β-glucuronidase. Parmi ceux–ci, le gène At5g47500 est exprimé dans le méristème apical caulinaire et coexprimé dans de nombreux tissus avec le gène At5g20740 codant un inhibiteur de PME putatif. Une approche du rôle de AT5G47500 dans le fonctionnement du méristème a été menée, permettant de montrer que cette protéine joue effectivement un rôle dans le contrôle du degré de méthylestérification des pectines de celui-ci. La modification de la structure pariétale pourrait participer à l'émergence des primordia
Plant cell wall is a complex network which consists of phenolic, proteic and polysaccharadic compounds. The latter comprises notably cellulose, hemicelluloses and pectins. Homogalacturonans, which are one of the main pectic compounds, can be demethylesterified by cell wall bases enzymes, pectin methylesterases (PMEs, EC 3. 1. 1. 11), a multigenic family of 66 members in Arabidopsis thaliana. In this study, we have quantitatively and qualitatively analysed the cell wall polysaccharides composition during silique development in Arabidopsis. The decrease in the degree of methylesterification of homogalacturonan and the increase of total PME activity during silique maturation has lead us to investigate the variation in the expression of the 66 PMEs genes, using RT-qPCR, during this developmental process. Our results showed that PME gene expression can be clustered into five groups, and allowed some gene of interest to be chosen for further analysis. For several candidates, the precise tissue localization was realised using promoter::GUS fusions. This showed that one PME gene, At5g47500, is expressed in the shoot apical meristem and is coexpressed in many tissues with the At5g20740 gene, which encodes a putative PME inhibitor. A functional genomic approach showed that the function of AT5G47500 might be related to the fine tuning of the degree of methylesterification in meristematic tissues, which could play a role in the changes in cell wall structure leading to primordia emergence

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Philippe, Sully. „Mise en place des parois dans l'albumen au cours du développement du grain de blé“. Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2120.

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Les étapes clés de la mise en place des Arabinoxylanes (AX) et b(1-4,1-3)Glucanes (bGm), constituants majoritaires des parois de l’albumen de blé, et la distribution des différents motifs structuraux liés à ces polymères ont été étudiés. 7 stades de développement, ont été explorés (anthèse -> dessiccation) par l’immunohistochimie et les microspectrométries IR et RAMAN. Au stade précoce de formation des parois, seuls les (1-3)-ß-glucanes étaient présents, et de façon transitoire. Au stade cellularisation, les bGm et les arabinogalactanes-protéines apparaissent. Les AX sont détectés plus tardivement au début du stade de différenciation cellulaire. Ils sont plus fortement substitués qu’aux stades ultérieurs. Il y a une variation de degré de substitution des AX selon le type cellulaire. La féruloylation des AX intervient dès le début de la différenciation. La synthèse et la féruloylation des AX se font dans le Golgi. L'étape suivante est l'identification de gènes de biosynthèse
Arabinoxylan (AX) and (1-3)(1-4)-glucan are the major cell wall polysaccharides of wheat endosperm. The time course and pattern of deposition of these components in the endosperm cell walls of wheat during grain development was studied. 7 stages were retained from beginning of endosperm endosperm cellularization upto the maturation period. Immunochemical, Fourier transform-Infrared and Raman methods were used. Three stages of grain development were identified as key stages for cell wall construction. The developing walls contained (1->3)-β-glucans. (1-3)(1-4)-glucan and arabinogalactan-proteins are the main cell wall components of endosperm at the end of cellularization stage. AX appeared only at the cell differentiation stage. At this stage, AX appear more substituted than at the later stages. Feruloylation of AX increases during the grain filling stage. Moreover, a difference in the degree of AX substitution was found across the endosperm

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Turbant, Amélie. „Modification des pectines et développement de la graine d'Arabidopsis thaliana“. Amiens, 2014. http://www.theses.fr/2014AMIE0115.

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La paroi primaire des cellules végétales est composée majoritairement de polysaccharides, notamment de microfibrilles de cellulose et d'hémicelluloses maintenues dans une matrice de pectines (Cosgrove, 2001). Parmi ces dernières, les homogalacturonanes (HG) qui sont les plus abondants peuvent être modifiés par des enzymes pariétales à l'origine de changements de structure de la paroi (Yadav et al. , 2009). Les gènes codant certaines de ces enzymes sont exprimés dans la graine d'Arabidopsis thaliana, suggérant un rôle de celles-ci dans le développement de la graine. L'étude de mutants d'insertion obtenus pour certains de ces gènes a mis en évidence un rôle de la pectine méthylestérase 58 (PME58) dans la structuration du mucilage. Le mucilage est une matrice riche en pectines produite par les cellules épidermiques du tégument de la graine et libérée lors de leur imbibition. Notre étude a montré que la PME58 est impliquée dans la déméthylestérification des HG présents dans le mucilage, dont la majorité provient probablement de la fragmentation des parois primaires des cellules épidermiques lors de l'extrusion du mucilage. L'étude des mutants pme58 par des approches analytiques et par immunodétection a montré que la PME58 est impliquée dans la régulation de la structuration et de la cohésion du mucilage, via la modulation des interactions entre les composants pectiques et cellulosiques

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Navon, Yotam. „Interaction des composants de la paroi cellulaire végétale : vers un système de modèle bio-inspiré“. Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALV006.

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L'objectif de ce travail était de développer un modèle in vitro de la paroi primaire des plantes. Une approche ascendante a été choisie pour la conception rationnelle de constructions 2D et 3D faites d'une membrane lipidique, de nanocristaux de cellulose (CNC) et de xyloglucane (XG). Tout d'abord, l'interaction entre les blocs de base a été examinée à l'aide de la diffusion de la lumière, la calorimétrie de titrage isotherme, la microbalance à quartz et la microscopie électronique, révélant tout d'abord la nature électrostatique de l'interaction entre les CNC et une membrane lipidique ainsi qu'une interaction spécifique entre les CNC et XG dans un rapport stoechiométrique précis. Par la suite, les paramètres optimisés des études d'interaction ont été utilisés pour obtenir des structures 2D et 3D en déposant des couches alternées de CNC et XG sur des substrats plats (films multicouches) et des vésicules unilamellaires géantes (GUV). Une croissance linéaire des films a été révélée par les expériences de microscopie à force atomique (AFM), tandis que la réponse des vésicules décorées aux chocs osmotiques conduit à leur flambage en raison de la rigidification de la membrane lipidique. Enfin, les propriétés mécaniques des constructions ont été caractérisées en utilisant l’AFM par indentation, révélant un module d'Young de quelques centaines de kPa, similaire à celui observé pour de vraies parois cellulaires végétales
The goal of this work was to develop an in vitro model of the plant primary cell wall. A bottom up approach was chosen for the rational design of 2D and 3D constructs made of a lipid membrane, cellulose nano crystals (CNCs) and xyloglucan (XG). First, the interaction between the building blocks was probed using light scattering, isothermal titration calorimetry, quartz crystal microbalance and electron microscopy, revealing firstly the electrostatic nature of the interaction between CNCs and a lipidic membrane and secondly, specific interaction between CNCs and XG in a precise stoichiometric ratio. Then, the optimal parameters from the interaction studies were used to obtain 2D and 3D structures by depositing alternating layers of CNCs and XG on flat substrates (multilayered films) and giant unilamellar vesicles (GUVs). A linear growth of the films was revealed by atomic force microscopy (AFM) experiments while the response of decorated vesicles to osmotic shocks lead to their buckling due to the rigidification of the lipid membrane. Finally, the mechanical properties of the constructs were characterized using AFM indentation, revealing a Young's modulus of few hundred kPa, similarly to what is observed for real plant cell walls

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Jafarpour, Moghaddam Golnaz. „Dynamique macromoléculaire dans la paroi végétale et ses polymères pariétaux“. Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30067.

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Le bois est devenu le matériau de choix pour de nombreuses industries. La mobilité moléculaire du bois ainsi que celle de ses trois principaux polymères constitutifs, la cellulose, l'hémicellulose et la lignine, ont été étudiées. La stabilité thermique et la structure physique des matériaux ont été respectivement déterminées par Analyse Thermo Gravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Parallèlement, les cinétiques de relaxation macromoléculaire ont été mesurées par Spectroscopie Diélectrique Dynamique (SDD) et Courant Thermo Stimulé (CTS). La combinaison de ces deux dernières techniques a permis d'étudier la mobilité moléculaire locale et délocalisée sur une large gamme de fréquence. L'influence des liaisons hydrogène et du taux d'hydratation sur la mobilité moléculaire a été mise en évidence. L'analyse effectuée sur le bois génétiquement modifié apporte des informations sur l'évolution des interactions inter chaînes
The wood has become a popular material for several industries. The wood molecular mobility and the one of three principal constitutive polymers, cellulose, hemicellulose and lignin were studied. Thermal stability and physical structure of materials were respectively obtained by Thermo Gravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). In parallel, macromolecular relaxation dynamics were measured by Dynamic Dielectric Spectroscopy (DDS) and Thermo Stimulated Currents (TSC). The combination of two last methods let us study the localised and delocalised molecular mobility on the extended frequency scale. The influence of the hydrogen bonds and the hydration rate on the molecular mobility was also pointed out. The analysis realised on genetically modified wood brought us the information on the inter chain interactions evolution

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Reca, Ida Barbara. „Identification and characterisation of new members of pectin methylesterase/invertase inhibitor family in tomato (Solanum lypersicum)“. Aix-Marseille 3, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX30007.

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Les pectine méthylesterases et les invertases sont des enzymes clefs du métabolisme des glucides chez les plantes dont l'activité est modulée par des inhibiteurs appartenant à la même famille (PF04043) Dans ce travail, deux protéines de tomate appartenant à cette famille ont été identifiées et caractérisées Par RT-PCR quantitative, il a été montré que SolyPMEl est principalement exprimé dans le fruit rouge. Après expression en système hétérologue, purification et caractérisation, il s'agit du «PME binding protein» sans aucune activité mhibitnce. La purification de la protéine naturelle, par immuno-affinité, montre la formation d'un complexe avec la PME de tomate confirmant nos résultats précédents. SolyCIF a été exprimé dans Pichia postons et caractérisée d'un point de vue biochimique. SolyCIF est un inhibiteur d'invertase localise dans la paroi cellulaire et qui interagit in vitro avec l'invertase vacuolaire de tomate (TIV-1)
Pectin methylesterase and invertase are key enzymes in plant carbohydrate metabolism. Inhibitors of both enzymes constitute a structural family (INH/PMEI); nevertheless the respective target enzymes are structurally unrelated. In this thesis two new members of this family (SolyCIF & SolyPMEl) have been identified and characterised in tomato. SolyPMEl was found to be mainly expressed in red fruit. All attempts to produce active recombinant SolyPMEl protein for biochemical characterization appear to be unsuccessful. The isolation of both natural SolyPMEl and PME1 by immuno-afBnity, indicate that SolyPMEIs is in vivo engaged in the formation of a complex with endogenous PMEs. SolyCIF was expressed in two heterologous systems and functionally characterized. SolyCIF is a cell-wall proteinaceous invertase inhibitor which interacts in vitro with a vacuolar enzyme, TIV1. TIV1 is a monomer composed of several fragments that have to be tightly associated for enzymatic activity to occur

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Cherkaoui, Mehdi. „Identification des protéines de remodelage despolysaccharides pariétaux du grain de blé en développement et caractérisation d’une xyloglucane endotransglycosylase/hydrolase (XTH) abondante dans le grain de Brachypodiumdistachyon“. Thesis, Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019NANT4078.

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La paroi cellulaire est un compartiment extracellulaire propre au règne végétal. Majoritairement composée de polysaccharides, elle a une influence majeure sur la qualité nutritionnelle et les propriétés technologiques du grain de céréale. Sa composition et la structure chimique de ses constituants ainsi que leur arrangement au sein de la paroi évoluent tout au long du développement du grain ou en réponse aux facteurs biotiques ou abiotiques. Ces processus biologiques sont contrôlés en grande partie par des protéines pariétales. Une analyse quantitative du protéome pariétal de l’albumen et des enveloppes externes du grain de blé à deux stades précoces du développement a été réalisée dans l’objectif d’identifier ces acteurs protéiques. Un total de 693 protéines pariétales a été identifié, parmi lesquelles de nombreuses protéines potentiellement impliquées dans les modifications des polymères pariétaux. Des variations d’abondance des protéines de la paroi ont été mises en évidence soulignant ainsi les différences de métabolisme pariétal en fonction des tissus et du stade de dévelopemment du grain. Parmi les enzymes de remodelage des polysaccharides, les xyloglucanes endotransglycosylases/hydrolases (XTHs) jouent un rôle important dans la dynamique pariétale. Différentes approches in vitro et in vivo ont été mises en oeuvre pour caractériser une XTH abondante dans le grain de la plante Brachypodium distachyon dans l’objectif de préciser le rôle énigmatique des XTHs dans les parois des céréales particulièrement pauvres en xyloglucanes
The cell wall is an extracellular compartment specific to the plant kingdom. Mainly composed of polysaccharides, it has a major impact on the nutritional quality and the technological properties of cereal grain. Its composition and the chemical structure of its constituents as well as their arrangement within the wall evolve throughout the development of the grain or in response to biotic or abiotic factors. These biological processes are largely controled by cell wall proteins. A quantitative analysis of the cell wall proteome of wheat grain endosperm and outer layers at two early stages of development was carried out in order to identify these protein actors. A total of 693 cell wall proteins has been identified, including many proteins potentially involved in the remodeling of the cell wall polymers. Variations in the cell wall protein abundance were revealed, thus highlighting the differences in cell wall metabolism depending on tissues and stages of grain development. Amongst the polysaccharide remodeling enzymes, xyloglucan endotransglycosylases/hydrolases (XTHs) play an important role in cell wall dynamics. Different in vitro and in vivo approaches have been carried out to characterize an abundant XTH in the grain of the model plant Brachypodium distachyon in order to decipher the enigmatic role of XTHs in the cell walls of cereal, which contain low amount of xyloglucans

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Wattier, Christopher. „Pucerons et paroi végétale : implication directe ou indirecte de pectine méthylestérases dans la résistance d'Arabidopsis thaliana ?“ Amiens, 2013. http://www.theses.fr/2013AMIE0115.

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Les pucerons sont des insectes phloémophages qui insèrent leur pièce buccale (stylets) au sein des parois afin d'atteindre les tubes criblés et de se nourrir de sève élaborée. Durant la progression des stylets dans l'apoplasme, un sondage est effectué par de brèves piqûres dans la plupart des cellules rencontrées. Les réponses de la plante aux dommages engendrés par une infestation aphidienne apparaissent qualitativement et quantitativement différentes des réponses à d'autres stress biotiques. Le puceron accepte plus ou moins la plante selon le niveau de résistance mis en place et selon sa capacité à se nourrir sur une gamme de plante-hôtes plus ou moins large. L'étude de leur comportement trophique via la technique de l'électropénétrographie montre qu'un puceron polyphage (Myzus persicae) semble plus adapté à Arabidopsis thaliana (famille des Brassicaceae) qu'un oligophage spécialiste de cette famille (Brevicoryne brassicae), ce dernier étant capable de discriminer des variations entre écotypes naturels. Ces variations concernent notamment la teneur en métabolites secondaires pouvant être répulsifs voire toxiques, mais aussi la structure de la paroi végétale. Parmi les gènes associés à ces modifications structurales et aux réponses de défense de la plante à un stress aphidien, quelques pectines méthylestérases (PME, E. C. 3. 1. 1. 11) sont induites durant les interactions plante-puceron. Les PME appartiennent à une famille multigénique (66 isoformes chez Arabidopsis thaliana) et contrôlent le degré de méthylestérification (DM) du principal domaine pectique : l'homogalacturonane (HG), un homopolymère constitués d'un enchaînement linéaire d'acides galacturoniques liés en α-(1-4). Le contrôle du DM des HG détermine les propriétés rhéologiques de la paroi (élasticité) et régule l'accessibilité d'enzymes dégradant les HG (polygalacturonases PG, pectate lyases) pouvant changer la porosité pariétale et produire des oligogalacturonides, éliciteurs endogènes de défense. L'activité des PME est donc susceptible d'influencer à la fois les réponses de défense de la plante et le comportement trophique du puceron. En utilisant une approche multidisciplinaire, nous avons démontré qu'une infestation par le puceron du pêcher (M. Persicae) modifie différemment selon l'écotype sauvage d'A. Thaliana (WS ou Col) la structure et la composition en sucres de la paroi, l'activité d'enzymes modifiant les HG (PME, PG) mais aussi l'expression de certains gènes de défense. Le rôle de deux pectines méthylestérases (PME17 et PME3) et d'un inhibiteur de PME (PMEI4) dans l'interaction A. Thaliana / M. Persicae a été mis en évidence en utilisant cette diversité d'approches. Des lignées mutantes ou surexpresseur présentent des effets totalement opposés sur le comportement trophique du puceron (électropénétrographie pendant 8 h) mais n'affectent pas sa physiologie (paramètres démographiques pendant 3 semaines). Ces effets sont corrélés à d'importantes variations en terme de structure pariétale et d'expression de gènes de défense, démontrant un effet pléïotropique propre à chacune des PME, mais aussi du PMEI4. Ces travaux soulignent les rôles potentiels de la paroi végétale et des PMEs dans la résistance contre les pucerons et apportent un nouvel éclairage sur la compréhension des mécanismes de défense de la plante
Aphids are phloem-feeding insects that generally insert their mouthpart (stylets) through the plant cell wall layers to reach the sieve elements and uptake phloem sap. During stylets progression in the apoplasm, most cells are briefly punctured intracellularly for probing. Plant defense responses to an aphid infestation appear to be quantitatively and qualitatively different from responses to other biotic stresses. Plant acceptance by an aphid depends on the level of plant resistance established and on its ability to feed on a more or less restricted range of plants. The study of their feeding behavior, monitored using the electropenetrography technique, showed that a polyphagous aphid (Myzus persicae) might be more adapted to Arabidopsis thaliana (Brassicaceae family) than an oligophagous aphid specialist of this family (Brevicoryne brassicae), this latter being able to discriminate variations between natural ecotypes. These variations concern in particular the content of secondary metabolites that could be toxic or repellent, but also the structure of the plant cell wall. Among the genes associated with cell wall modifications, some encoding pectin methylesterases (PMEs, EC 3. 1. 1. 11) are induced during plant-aphid interactions. PMEs belong to a large multigenic family (66 isoforms in A. Thaliana) and control the degree of methylesterification (DM) of the main pectic domain: the homogalacturonan (HG), an unbranched polymer of α-(1-4) linked D-galacturonic acid residues. The control of the DM of HGs determines the rheological properties of the cell wall (elasticity) and controls the accessibility of HG-degrading enzymes (polygalacturonases PGs and pectate lyases) able to change cell wall porosity and produce oligogalacturonides, endogenous defense inducers. PME activity is therefore likely to influence both the plant defense responses and the aphid probing behavior. Using a multidisciplinary approach, we demonstrated that an aphid infestation (M. Persicae) differently modifies cell wall structure and sugars composition of A. Thaliana Col and WS ecotypes, activities of HG-modifying enzymes (PMEs and PGs), as well as the expression of some defense genes. The role of two pectin methylesterases (PME17 and PME3) and an inhibitor of PME (PMEI4) in A. Thaliana - Myzus persicae interactions has been demonstrated using this wide range of approaches. Mutant and overexpression lines inversely affect the aphid trophic behavior (electropenetrography during 8 h) but don't affect its physiology (demographic parameters during 21 days). These effects are correlated with significant changes in term of cell wall structure and defense gene expression, underlining a pleiotropic effect specific to each PME and also of PMEI4. This work highlights the potential roles of plant cell wall and PMEs in the plant resistance against aphids and sheds new light on understanding the mechanisms of plant defense

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Voxeur, Aline. „Le rhamnogalacturonane II, structure et fonction dans la mise en place de la paroi primaire“. Rouen, 2012. http://www.theses.fr/2012ROUES049.

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Le rhamnogalacturonane II est un polysaccharide hautement complexe, présent au sein de la paroi primaire des végétaux sous forme dimérisée via une liaison ester de borate. Cette dimérisation joue un rôle capital dans la mise en place de la paroi primaire et, par voie de conséquence, dans le développement de la plante. De plus, malgré sa haute complexité, la structure de ce composé pectique est conservée chez toutes les espèces terrestres suggérant sa forte implication dans d’importantes fonctions physiologiques. Dans le cadre de nos travaux, l’étude de plantes altérées dans la biosynthèse de monosaccharides constitutifs du RGII (L-Gal et Kdo) a permis d’apporter de nouvelles informations quant aux fonctions de ce polysaccharide. De plus, une approche bioinformatique a été mise en place afin de sélectionner des glycosyltransférases putatives impliquées dans la biosynthèse du RGII
Rhamnogalacturonan II (RGII) is a very complex polysaccharide which is present in plant primary cell walls, predominantly as a dimer cross-linked by a borate-diol ester. This dimerisation has been demonstrated to play a fundamental role in the cell wall formation and consequently, in plant growth. Furthermore, in spite of its complexity, the structure of this pectic component is highly conserved in land plants, which presumes a crucial implication of the RGII in key physiological functions. The objectives of the PhD thesis were 1-the study of plants affected in the biosynthesis of constitutive monosaccharides (L-Gal, Kdo) which allowed to get new insight into the function of this polysaccharide, 2- initiate a bioinformatic approach in order to select putative glycosyltransferases involved in RGII biosynthesis

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Nguema-Ona, Éric. „La matrice extracellulaire végétale : rôle dans le contrôle de la morphogenèse cellulaire“. Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES065.

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La paroi végétale joue un rôle important durant la morphogenèse cellulaire. Dans ce travail, nous avons étudié le mutant reb1-1 d'arabidopsis qui présente des altérations morphologiques au niveau des racines. La mutation affecte la biosynthèse du galactose et son incorporation dans les polysaccharides complexes de la paroi. En effet, la galactosylation des xyloglucanes est affectée. Par contre, les pectines ne sont pas affectées par la mutation. Ces résultats suggèrent que l'incorporation du galactose dans la paroi serait régulée à l'échelle du polymère. Dans un second temps, une potentielle interaction entre les AGPs et les microtubules corticaux a été étudiée. En utilisant des drogues qui immobilisent les AGPs, nous avons montré que des racines d'Arabidopsis présentaient une altération morphologique et une forte désorganisation des microtubules. Ces résultats suggèrent que les AGPs peuvent influencer les microtubules, et favoriser une interaction physique entre la paroi et le cytosquelette
Plant cell wall plays a key role during cell morphogenesis. Here, we have investigated the occurrence of galactose-containing polysaccharides, in the reb1-1 Arabidopsis mutant roots. The mutation affects galatose biosynthesis. Our data show that mutant roots are devoided by galactosylated xyloglucan side chains. Interestingly, pectin galactosylation is not affected. These findings suggest that galactose biosynthesis and its incorporation into complex polysaccharides is regulated at the polymer level. In the second part of this work, a potential connexion between cell wall arabinogalactan-proteins (AGPs) and microtubules was investigated. AGPs disrupting drugs were used to disturb AGPs dynamic at cell surface. A strong alteration of cell morphology and a rapid cortical microtubules organization were observed. These findings demonstrate that AGPs are able ton influence cortical microtubules, placing them as critical molecular linkers between the cytoskeleton and the plant cell wall

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Femenia, Marroig Antoni. „Obtention de fibres alimentaires à partir de différents coproduits végétaux : effets de la maturation des tissus et de procédés de séchage sur les polysaccharides des parois cellulaires“. Brest, 1995. http://www.theses.fr/1995BRES2039.

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En définitive, ces recherches ont mis en évidence que ce qui est important quand on incorpore des fibres dans les systèmes alimentaires, ce n'est pas seulement, comme on le croit généralement la quantité, mais aussi le type de fibres. La modification du type de fibres obtenues à partir d'une source végétale déterminée peut résulter de modifications des liaisons et de la structure pectique au cours de la maturation des tissus et aussi de modifications de la matrice des fibres provoquées par certaines conditions de traitement.

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Adiwimarta, Kustantinah. „Effets sur la digestion chez le ruminant de modifications de la teneur en azote associée aux parois végétales“. Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL096N.

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Sur 11 aliments étudiés, quel que soit le traitement utilise (traitement à l'alcalin, le chauffage artificiel et le chauffage naturel), induisent tous, une augmentation de la teneur en azote paroi totale non soluble dans la solution de détergent neutre (NDIN): et azote pariétale non soluble dans la solution de détergent acide (ADIN), dans la matière sèche. Cette augmentation occasionne une diminution ou maintient de la dégradabilité dans le rumen. La teneur en NDIN et en ADIN des résidus de fermentation est donc toujours plus forte pour les foins traites que le foin non traite. Cette augmentation sous l'effet du traitement permet une augmentation de la digestion dans l'intestin. Il se produit donc une compensation au niveau intestinal de la baisse de degradabilite de la fraction NDIN et ADIN dans le rumen. Par suite de l'augmentation de la digestibilité dans l'intestin de la fraction NDIN et ADIN, la digestibilité globale dans l'ensemble du tube digestive est proche et souvent même supérieure à celle mesurée dans le foin non traiteé. Par ailleurs, la mesure de la digestibilité globale a été étudiée sur 16 fourrages divers. La digestibilité apparente globale de l'azote total est beaucoup plus faible que la digestibilité réelle globale. Pour la fraction NDIN, la digestibilité apparente globale est beaucoup plus forte que la fraction ADIN

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Riboulet, Cédric. „Recherche des déterminants biochimiques et moléculaires de la réticulation des parois et de l'ingestibilité du maïs fourrage“. Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2346.

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Delmas, Frédéric. „L'acide 3-Désoxy-D-Manno-2octulosonique 8-Phosphate (KDO-8-P) synthase chez les plantes : caractérisation fonctionnelle d'une enzyme impliquée dans la biosynthèse d'un composé pectinique des parois végétales“. Bordeaux 2, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR21104.

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Le gène KDSA code pour l'acide 3-desoxy-D-manno-octulosonique 8-phosphate (Kdo-_P) synthase qui synthétise le précurseur phosphorylé du Kdo, un constituant indispensable et indissociable de la membrane externe des bactéries à Gram négatif. Chez les plantes, le rôle du Kdo reste méconnu, mais il entre dans la composition d'un polysaccharide pectique complexe : le rhamnogalacturonane II, indispensable à la structuration du réseau de pectines de la paroi primaire. L'étude de l'enzyme KDSA a été réalisée chez la tomate (Lycopersicon esculentum Mill. ) et chez Arabidopsis thaliana. Son expression est préférentiellement associée aux cellules en division et son rôle, potentiellement associé à la biosynthèse du RG-II, serait très important puisqu'aucune plante mutante, dépourvue d'activité Kdo-8-P synthase, n'a pu être isolé. Une étude préliminaire de la Kdo transférase, enzyme terminale de la voie de biosynthèse du Kdo a aussi été réalisée et les premiers résultats seront discutés
The KDSA gene codes for the 3-deoxy-D-manno-octulosonic acid 8-phosphate (Kdo-8-P) synthase which synthesizes the phosphorylated precursor of Kdo, an essential and indissociable component of the outer membrane in Gram-negative bacteria. In plants, the role of Kdo is largely misunderstood ; however it is a constituent of a complex pectic polysaccharide : rhamnogalacturonan II, essential for the structuration of the pectin bnetwork in primary cell wall. The study of the KDSA enzyme has been performed in tomato (Lycopersicon esculentum Mill. ) and in Arabidopsis thaliana. The expression of KDSA was shown to be preferentially associated with dividing cells. Its function is thought to be of great importance since no null mutant plants, lacking the Kdo-8P synthase activity, could be isolated. A preliminary study of the Kdo transferase has been performed. This enzyme is the last one of the biosynthetic pathway of Kdo and the first results will be discussed

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Denancé, Nicolas. „Rôle de la paroi végétale dans l'interaction entre Arabidopsis thaliana et Ralstonia solanacearum : criblage de mutants « paroi » et caractérisation fine de la résistance accrue du mutant walls are thin 1 (wat1)“. Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1987/.

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De part sa localisation à l'interface entre la cellule et son environnement, la paroi végétale joue un rôle clé lors des interactions avec des agents pathogènes. Au cours de ma thèse, l'importance de la paroi végétale lors de l'infection d'Arabidopsis par la bactérie Ralstonia solanacearum a été étudiée. Pour cela, une analyse immunocytologique couplée à une approche bioinformatique a permis d'identifier les modifications pariétales induites en réponse à l'infection et de les corréler à l'arsenal enzymatique existant chez la bactérie. En parallèle, le crible de mutants ''paroi'' d'Arabidopsis testés pour leur sensibilité à différents agents pathogènes a contribué à ouvrir de nouvelles pistes pour mieux comprendre le rôle de la paroi dans les réponses de défense puisque 28 mutants ont une sensibilité modifiée. L'essentiel de mes recherches a porté sur la caractérisation de wat1 (walls are thin 1), un mutant d'Arabidopsis présentant une résistance accrue à R. Solanacearum. Par des approches génétique, transcriptomique et métabolomique, nous avons pu définir que wat1 présente une immunité vasculaire et que les mécanismes de résistance impliqueraient une perturbation dans le " crosstalk " entre les métabolismes de l'auxine, des glucosinolates indoliques et de l'acide salicylique au niveau du système racinaire plutôt que des modifications pariétales stricto sensu
Due to its location at the interface between the cell and its environment, the plant cell wall plays a key role in interactions with pathogens. During this project, the importance of plant cell walls during infection of Arabidopsis by the bacterium Ralstonia solanacearum has been studied. First, an immunocytological analysis coupled with a bioinformatic approach allowed us to identify cell wall modifications in response to infection and to correlate them to the cell wall-degrading enzymatic arsenal present in the bacteria. In parallel, the screening of cell wall mutants of Arabidopsis for susceptibility to different pathogens led to the identification of twenty eight mutants with altered sensitivity and, as a result, will open new avenues for understanding the role of the wall in defense responses. Much of my PhD research has focused on the characterization of wat1 (walls are thin 1), an Arabidopsis mutant with increased resistance to R. Solanacearum. Through combined genetic, transcriptomic, and metabolomic approaches, we show that wat1 exhibits vascular immunity, most likely resulting from altered crosstalk between auxin, indole glucosinolate and salicylic acid metabolism in roots rather than in cell wall modifications per se

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Vandecasteele, Guénin Stéphanie. „Rôle des pectines méthylestérases dans la régulation de l'élongation de l'hypocotyle et de la rhizogenèse adventive chez Arabidopsis thaliana“. Amiens, 2013. http://www.theses.fr/2013AMIE0104.

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Chez les plantes, la paroi primaire est composée d'un réseau de cellulose et d'hémicellulose dans une matrice pectique et protéique. Les homogalacturonanes (HG), composants majeurs des pectines, peuvent être déméthylestérifiés par des enzymes pariétales, les pectines méthylestérases (PME, EC 3. 1. 1. 11), qui constituent chez Arabidopsis une famille multigénique de 66 membres. Elles jouent un rôle très important dans le remodelage de la paroi. Le but de l'étude était de caractériser la fonction de deux gènes PME, PME36 et PME3 qui ont des expressions bien distinctes ; PME36 est exprimé pendant la maturation de la silique, la graine mature et les premiers stades de germination tandis que le gène PME3 est exprimé de manière ubiquitaire dans les tissus vasculaires. Nous avons montré qu'une diminution de l'activité PME totale chez le mutant pme3 entraîne une augmentation du DM et du nombre de RA sur l'hypocotyle [1]. D'autre part, dans le mutant pme36, l'activité PME totale augmente jusqu'à 48H de germination à l'obscurité entraînant une baisse du DM des pectines et du nombre de RA dans ce mutant. Ceci confirme une corrélation positive entre DM et rhizogenèse adventive. Ces résultats mettent en lumière également l'existence d'un mécanisme de surcompensation en l'absence de la protéine PME36 dans les hypocotyles de pme36. Nous avons mis en évidence que ce système de surcompensation implique une régulation transcriptionnelle des gènes PME surexprimés dans l'hypocotyle de pme36. De plus, en regardant les niveaux d'hormones et l'expression des gènes impliqués dans les voies de signalisation hormonale contrôlant la rhizogenèse adventive, nous avons montré une forte altération dans l'homéostasie des hormones dans les hypocotyles de pme36. L'ensemble des résultats indique que la rhizogenèse adventive et l'élongation de l'hypocotyle sont contrôlés par un réseau de régulation impliquant la signalisation hormonale et l'activité PME, modulé par un mécanisme de compensation déclenché par des variations de DM des pectines
In plants, the primary cell wall consists of a network of cellulose microfibrils and xyloglucan cross-links embedded in a complex pectic and protein matrix. Homogalacturonans, which are one of the main pectic compounds, can be demethylesterified by cell wall bases enzymes, pectin methylesterases (PME, EC 3. 1. 1. 11), a multigenic family of 66 members in Arabidopsis. Thus, PMEs are likely to play major roles in pectin remodelling in muro. Our work aims at characterizing the function of two genes coding pectin methylesterase that was shown to be expressed during seed maturation and in the early stages of germination for PME36 gene while PME3 gene is expressed ubiquitously in the vascular tissues. We showed that the decreased PME activity in Arabidopsis pme3 mutant led to increase the degree of methylesterification (DM) of pectins as well as the adventitious root formation in hypocotyl [1]. Unexpectedly, 48 hours after germination, PME activity in dark-grown hypocotyls of pme36 was higher than in the wild-type. This led to a decrease in the DM of pectins and in the number of adventitious roots in the mutant. While confirming the positive correlation between DM of pectins and adventitious rooting, these results highlight the existence of a mechanism overcompensating the absence of the PME36 protein in pme36 hypocotyls. We found that this compensatory mechanism involved transcriptional regulation, i. E. Other PME genes being overexpressed in pme36 hypocotyl. In addition, looking at hormone content and assessing the expression of genes involved in the hormone signaling pathways shown to control adventitious rooting, we found a strong alteration in hormone homeostasis in pme36 hypocotyls. Taken together these results suggest that adventitious rooting and hypocotyl elongation are controlled by a regulatory network involving crosstalk between hormone signaling and PME activity, which is modulated through a compensatory mechanism triggered by variations in DM of pectins

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Chateau, Sophie. „Les marqueurs de la compétence cellulaire à la transformation génétique via agrobacterium tumefaciens, chez les plantes modèles petunia hybrida L. Et arabidopsis thaliana L“. Amiens, 2000. http://www.theses.fr/2000AMIE0105.

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Guillaumie, Sabine. „Identification et études d'expression de gènes connus ou putativement impliqués dans l'élaboration et la variabilité de digestibilité des parois du maïs fourrage“. Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2258.

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Le maïs fourrage est considéré comme la plante de stock incontournable pour l'alimentation des ruminants. Sa valeur alimentaire est essentiellement liée à la digestibilité des constituants de la paroi cellulaire. La teneur et la structure des lignines, ainsi que les relations entre la lignine et les autres constituants pariétaux sont les principales composantes influençant la digestibilité des parois des fourrages. A ce jour, seuls les gènes impliqués dans la voie de biosynthèse des lignines ont été identifiés et étudiés, mais leurs variations ne sont pas suffisantes pour expliquer les différences de digestibilité observées entre lignées. L'objectif de mon travail de thèse est d'identifier et d'étudier de nouveaux gènes candidats impliqués dans les variations de digestibilité des parois du maïs fourrage. La démarche utilisée repose sur une approche transcriptomique. Une puce à ADN, spécifique de la paroi du maïs, a été conçue à partir de séquences Zinnia, issues d'une banque SSH "paroi", et de recherche bioinformatique de gènes impliqués dans l'élaboration de la paroi. Une base de données "Maize Cell Wall Database" a été créée afin de regrouper les séquences et les analyses bio-informatiques effectuées. 683 Gene Specific Tags correspondant aux 3'UTR des gènes impliqués dans l'élaboration de la paroi ont été amplifiés et déposés sur notre "Maize Cell Wall Macroarray". Cette puce a été hybridée avec des ADNc radiomarqués provenant de différents tissus de maïs récoltés à différents stades de développement afin de mettre en évidence la dynamique d'expression des gènes pariétaux au cours du développement. La puce "paroi" a aussi été hybridée avec des ADNc provenant i) des mutants brown midrib, qui diffèrent par leur contenu en lignine et leur digestibilité, et ii) de lignées de maïs se distinguant par des digestibilités de parois différentes. Les résultats obtenus mettent en évidence l'intégration de la lignification dans un ensemble de régulations bien au delà des simples gènes du "lignin pathway". La puce "paroi" nous a permis de commencer à visualiser des co-régulations transcriptionnelles des gènes de composants pariétaux et de mettre en évidence l'empreinte transcriptionnelle d'une bonne digestibilité. Grâce aux résultats obtenus au cours de ce travail, avec la mise en évidence d'un ensemble original de gènes impliqués dans la biogenèse des parois, il sera possible de comprendre les bases des différences de digestibilité observées entre lignées
Forage maize serves as a basis of ruminant nutrition. Forage feeding value is essentially related to digestibility of cell wall components. Lignin content and structure, and relations between lignin and other cell wall components are the main characteristics influencing forage cell wall digestibility. To date, only few genes involved in the lignin biosynthesis pathway have been identified and characterised, but their variations in expression are not sufficient to explain differences in digestibility between lines. The aim of my PhD is to identify and to study new candidate genes implicated in variations of cell wall digestibility of forage maize. The strategy used is based on a transcriptomic approach. A maize cell wall specific cDNA macroarray was constructed with maize homologs to Zinnia sequences, derived from a secondary cell wall SSH library, and a bioinformatic search of genes involved in cell wall formation. A "Maize Cell Wall Database" was constructed in order to centralize sequences and results from in depth bioinformatic analyses. 683 Gene Specific Tags, derived from 3'UTR of each gene involved in cell wall formation, were amplified and spotted on our "Maize Cell Wall Macroarray". This chip was hybridized with radiolabelled cDNA coming from different tissues of maize collected at various stages of development in order to highlight the dynamics of expression of parietal genes during the development. The cell wall macroarray was also hybridized with radiolabelled cDNA coming from i) brown midrib mutants, which differ by their lignin content and digestibility, and ii) maize lines previously characterized by different cell wall digestibilities. Results obtained highlight integration of lignification in a whole pattern of regulation far beyond genes of the "lignin pathway". The cell wall macroarray enabled us to start visualizing transcriptional co-regulations in genes of cell wall components and highlighting a transcriptional print of a good digestibility. Thanks to the results obtained during my PhD, with the description of an original set of genes implied in cell wall biogenesis, it will be possible to uderstand the bases of digestibility differences observed between maize lines

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Al-Qsous, Suha. „Purification et étude de l’expression d’une pectine méthylestérase de lin : rôle de cette isoforme dans la rigidification de la paroi“. Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES050.

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Les pectines méthylestérases (PME, EC. 3. 1. 1. 11) sont des enzymes pariétales qui catalysent la déméthylestérification des pectines. Chez les plantes supérieures, les PME existent sous de nombreuses isoformes et sont impliquées dans divers processus de développement. Trois gènes (Lupme5, Lupme3 et Lupme1) codant des PME ont été isolés de l’hypocotyle de lin (Linum usitatissimum). Au cours de ce travail, nous avons purifié une isoforme très basique (B2 pI 9. 5), qui se trouve sous une forme mature (35 kDa) au sein de la paroi. Nous nous sommes intéressés aussi à l’expression du gène codant cette isoforme (LuPME5). Pour mieux comprendre ses rôles possibles dans l’hypocotyle, nous avons comparé l’expression de Lupme5 avec celle des deux autres gènes dans les différentes zones d’élongation et de maturation de l’hypocotyle de plantules âgées de 4, 6 et 10 jours à l’aide de la RCT-PCR semi-quantitative. Cette technique nous a permis de montrer que Lupme5 est le gène le plus exprimé, mais aussi qu’il a un profil d’expression qui pourrait être lié à la rigidification de la paroi après élongation. Une construction contenant une séquence partielle de ce gène (comprenant la partie N-terminale, spécifique de LuPME5), insérée en orientation antisens, sous le contrôle du promoteur CaMV 35S, a été transférée dans le lin. Parmi les cals transgéniques antisens obtenus, certains ont présenté une baisse de l’expression de l’ARNm de Lupme5 et de l’activité PME et de la quantité de protéine révélée par Western blot. Une légère augmentation dans le pourcentage de méthylestérification de la paroi a été observée chez ces cals transgéniques, indiquant une certaine efficacité de la construction antisens
Pectin methylesterases (PME, EC. 3. 1. 1. 11) are enzymes that demethoxylate pectins in the cell wall. Numerous PME isoforms exist in higher plants; these isoforms are known to play different roles in various developmental processes. Three genes (Lupme5, Lupme3 and Lupme1) encoding PME were isolated from flax (Linum usitatissimum) hypocotyls. We purified the mature LuPME5 isoform which was found to have a very basic isoelectric point (pI 9. 5) and a molecular mass of 35 kDa. In order to understand the possible roles of this isoform in the hypocotyls, we first performed a semi-quantitative RT-PCR in order to compare the expression levels of Lupme5 with Lupme3 and Lupme1. The expression of these genes was essayed in the different elongation and maturation zones of the hypocotyls of 4, 6 and 10 days old plants. The result showed that Lupme5 is the most expressed gene and that its expression profile could be correlated with the cell wall stiffening after elongation. A construct, containing a partial specific sequence of Lupme5 (in the antisense orientation) was introduced into flax genome. The antisense transformants displayed reduction in the levels of Lupme5 mRNA expression, crude PME activity and protein content. A slight increase in the degree of methylesterification of the cell wall was observed in the antisense constructs, indicating the functional efficiency of these constructs

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Leroux, Christelle. „Implication des pectines méthyl-estérases (PMEs) et de leurs inhibiteurs (PMEIs) au cours de la germination du grain de pollen et de la croissance polarisée du tube pollinique chez Arabidopsis thaliana“. Rouen, 2015. http://www.theses.fr/2015ROUES019.

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Durant la reproduction sexuelle des plantes, la germination du grain de pollen et la croissance du tube pollinique dans le pistil sont des étapes essentielles pour permettre la fécondation et la production de graines. Le grain de pollen est composé de deux noyaux spermatiques et d'une cellule végétative délimitée, de l'intérieur vers l'extérieur, par la membrane plasmique, l'intine et l'exine. La dégradation de l'intine, composée de polysaccharides complexes dont les homogalacturonanes (HGs), est nécessaire pour une bonne germination du grain de pollen. Les HGs sont synthétisés sous leur forme fortement méthyl-estérifiés, dans l'appareil de Golgi, avant d'être sécrétés dans la paroi. La dé-méthyl-estérification des HGs est catalysée par des enzymes pariétales, les pectines-méthyl-estérases (PMEs). Lorsque les HGs sont dé-méthyl-estérifiés, ceux-ci peuvent se lier entre eux via une interaction avec le calcium, qui permet un renforcement pariétal du à ces structures en "boîtes à oeufs". Lorsque les HGs sont partiellement dé-méthyl-estérifiés, ils peuvent être la cible d'autres enzymes, telles que les polygalacturonases, ce qui entraîne également une modification des propriétés physiques de la paroi. Quatorze des 66 PMEs chez A. Thaliana sont exclusivement exprimées dans le grain de pollen et le tube pollinique. Nous avons analysé l'expression de ces 14 PMEs par qRT-PCR à trois stades de la germination du grain de pollen : dans le grain de pollen sec, dans les grains de pollen en cours d'imbibition et lors de la croissance des tubes polliniques. L'expression est à la fois dépendante du temps et du gène. Nous avons donc analysé par la suite des lignées mutantes pour les PMEs : PPME1, PME48 et PME23, à la fois in-vitro et in-vivo. Les lignées mutantes présentent des retards de germination par rapport aux grains de pollen sauvages. De plus, des phénotypes remarquables comme des doubles germinations ou un taux important d'éclatement des tubes polliniques ont été mis en évidence. L'objectif de ce projet a été de préciser le rôle des PMEs et des PMEIs au cours du trafic cellulaire dans la régulation des propriétés dynamiques et le remodelage de la paroi du grain de pollen lors de sa germination et des tubes polliniques lors de leur croissance
During sexual plant reproduction, pollen germination and pollen tube elongation in the pistil are essential for delivering the sperm cells to the ovule. Pollen grain is composed of two sperm cells and a vegetative cell limited, from the inside to the outside, by a plasma membrane, the intine and the exine. The degradation of the intine, composed of complex polysaccharides including homogalacturonans, is of main importance to insure a proper germination. Homogalacturonan (HG) is assumed to be synthetized under a methylesterified form in the Golgi apparatus before its secretion to the cell wall. De-methylesterification of HGs is catalyzed in the cell wall by Pectin methylesterases (PMEs). Upon block-wise action of PME, the blocks of de-methylesterified HGs can interact with Ca2+, promoting the formation of the so-called "eggs-box" structure and thus rigidifying the cell wall. Upon random action, the partially de-methylesterified HGs may become a target for pectin-degrading enzymes, such as polygalacturonases, affecting the texture and rigidity of the cell wall. Interestingly, 14 of the 66 Arabidopsis PMEs are specifically expressed in pollen grain and pollen tube. We have analyzed the expression of these 14 PMEs by RT-PCR in dry pollen grains, during imbibition and pollen tube growth. The expression is gene- and time-dependent. Based on this, we have studied knock-out mutants PMEs (ppme1, pme48 and pme23) under in-vitro and in-vivo conditions. These mutant lines present a strong delay in germination compared to the wild type and a remarkable phenotype with multiple pollen tube tips emerging from the pollen grain and an important bursting pollen tubes rate. The objective of this project was to clarify the role of PMEs and PMEIs during the regulation of dynamic properties during cell traffic and remodeling of the pollen grain cell wall during its germination and during the growing pollen tube cell wall

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Irshad, Muhammad. „DYNAMIQUE DES PROTÉINES PARIÉTALES AU COURS DE L'ÉLONGATION CELLULAIRE DANS DES HYPOCOTYLES ÉTIOLÉS D'ARABIDOPSIS THALIANA : APPROCHES PROTÉOMIQUE ET TRANSCRIPTOMIQUE“. Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00323217.

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La paroi cellulaire des végétaux supérieurs est une structure complexe jouant de nombreux rôles au cours du développement ainsi qu'en réponse aux stress. Les protéines pariétales sont notamment importantes au cours de l'élongation cellulaire. Des hypocotyles étiolés d'Arabidopsis thaliana ont été choisi comme modèle d'élongation cellulaire parce qu'ils subissent une élongation polarisée et rapide en l'absence de division cellulaire. Deux stades de développement ont été comparés grâce à des analyses protéomique et transcriptomique : pendant leur élongation vs après la fin de leur croissance. Pour rendre l'analyse protéomique efficace, une nouvelle méthode de purification de parois et une stratégie de séparation des protéines pariétales ont été établies. Les protéines ont été identifiées par cartographie peptidique massique en utilisant la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF. Cette étude a permis d'identifier 137 protéines parmi lesquelles 51 n'avaient pas été identifiées auparavant. Plusieurs familles de protéines connues pour être impliquées dans l'elongation cellulaire ou son arrêt ont été trouvées par l'une ou l'autre approche (XTH, PG, expansines, peroxydases, laccases). De nouvelles protéines candidates pour jouer des rôles dans l'élongation cellulaire ont été identifiées, telles des protéases, des protéines liées au métabolisme des lipides ou des protéines de fonction inconnue. La comparaison des résultats de protéomique et de transcriptomique ne montre pas de cohérence systématique, suggérant l'existence de mécanismes de régulation post-transcriptionnels des gènes codant les protéines pariétales.

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Baldwin, Laëtitia. „Recherche de critères pertinents permettant de caractériser le déterminisme génétique des effets du froid sur la paroi végétale de pois“. Amiens, 2011. http://www.theses.fr/2011AMIE0114.

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Les effets de l’acclimatation au froid sur le métabolisme pariétale du pois ont été étudiés grâce à une approche intégrative sur deux génotypes de pois, un tolérant au gel (Champagne) et un sensible au gel (Térèse). Les plantes ont été mises en culture en conditions contrôlées et les stipules de plantes ayant subi une acclimatation au froid (CA) ou non (NA) ont été récoltées à différents temps de prélèvements. La composition en sucres neutres non cellulosiques de la paroi, la teneur en acides uroniques et leur degré de méthylestérification (DM) ont été analysés par l’utilisation combinée de plusieurs approches dont l’analyse en chromatographie en phase gazeuse, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et l’immunolocalisation d’épitopes pectiques grâce à l’utilisation d’anticorps spécifiques. Les modifications d’expression de transcrits liés aux enzymes de la paroi ont été étudiés grâce à une analyse microarray et les activités des enzymes de remaniement des pectines ont été déterminées. Le froid induirait une expression différentielle de transcrits codant différentes enzymes et protéines pariétales. Ceci aurait des conséquences sur la composition de la paroi avec des variations distinctes de la teneur en résidus arabinose, xylose et galactose chez Champagne et Térèse. L’acclimatation au froid entraînerait une augmentation du DM, observée également par un marquage plus fort par l’anticorps JIM7 chez Champagne par rapport à Térèse. Notre étude montre que, chez les tissus végétatifs du pois, des modifications spécifiques de la composition en sucres neutres et du DM conduiraient à des modifications dans la solubilisation des pectines et donc des changements d’interactions entre les polymères pariétaux. Cela induirait une augmentation de la rigidité pariétale lors de l’acclimatation au froid et lors d’un gel. Ce travail ouvre la voie pour utiliser dans des études de génétique quantitative, les déterminants pariétaux permettant de discriminer les génotypes au niveau de leur tolérance au gel contrastée
The effects of cold acclimation on pea cell wall metabolism were investigated, using an integrated approach, on one frost-tolerant genotype (Champagne, C) and one frostsensitive genotype (Terese, T). Plants were grown under controlled conditions and stipules of cold (CA) - and non-cold-acclimated (NA) plants were harvested at different time points. Cell wall non cellulosic neutral sugar composition, uronic acid content and their degree of methylesterification (DM) were determined using combined approaches including Gas Chromatography (GC), Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR) and immunolocalization of pectic epitopes using specific antibodies. The changes in transcript levels of cell wall-related enzymes were investigated using microarrays and the activities of pectin remodeling enzymes were determined. Cold induced differential expression of transcripts encoding cell wall proteins/enzymes. It had consequences on cell wall composition, with opposite changes in the content of arabinose, xylose and galactose residues in Champagne and Terese. Cold acclimation induced an increase in the DM, notably observed by a greater JIM7 labeling in Champagne compared to Terese. Our study demonstrate that, in vegetative tissue of pea, specific changes in neutral sugars and DM is likely to lead to changes in pectin solubilisation, in polymers interactions and an increase in cell wall rigidity during cold acclimation is observed. Our work paves the way for using, in quantitative genetics studies, cell wall determinants as criteria for discriminating between genotypes with contrasting cold tolerance behaviour

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Chavez, Montes Ricardo Aaron. „Caractérisation de mutants et transformants d'alpha -L-arabinofuranosidase chez Arabidopsis thaliana“. Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/290/.

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Parmi les différentes activités enzymatiques qui participent à la modification des parois végétales se trouve un groupe de glycosylhydrolases particulier, les alpha-L-arabinofuranosidases (arabinofuranosidase). L'activité alpha-L-arabinofuranosidase est définie comme l'hydrolyse des alpha-L-arabinofuranoses terminaux nonréducteurs. Pourtant, malgré la simplicité de cette définition, le(s) substrat(s) in planta des arabinofuranosidases et, par conséquent, leur rôle dans la physiologie végétale, demeuraient à ce jour inconnus. Durant ce travail de thèse nous avons caractérisé deux gènes d'Arabidopsis, At3g10740 (ARAF1) et At5g26120 (ARAF2), annotés "alpha-L-arabinofuranosidase" dans les bases de données, et appartenant à la famille 51 de glycosylhydrolases. ARAF1 et ARAF2 sont exprimés dans des types cellulaires bien définis, en particulier dans les tissus vasculaires tels que le phloème, le cambium et le parenchyme du métaxylème. L'analyse des parois de mutants knockout et de transformants du gène ARAF1 montre que ce sont les arabinanes pectiques, et non les arabinanes présents dans les arabinogalactaneprotéines et les arabinoxylanes, qui sont un substrat probable de l'enzyme ARAF1. Finalement, l'observation des phénotypes des plantes mutantes et transformantes pour les gènes ARAF1 et ARAF2 nous amènent à penser que, au delà de la modification des parois, les arabinofuranosidases pourraient jouer un rôle dans la régulation du métabolisme du carbone, la synthèse des UDPsucres et, plus généralement, la réponse des plantes à leur environnement
Alpha-L-arabinofuranosidases (arabinofuranosidases) are a group of glycosylhydrolases that participate in the remodelling of plant cell walls. Alpha-L-arabinofuranosidase activity is defined as the hydrolysis of terminal, nonreducing alpha-L-arabinofuranoses. However, despite the simplicity of this definition, the in planta substrate(s) for arabinofuranosidases and, therefore, their role in plant physiology, have remained unknown to this day. During this PhD we undertook the charaterization of two family 51 Arabidopsis genes, annotated "alpha-L-abinofuranosidase", At3g10740 (ARAF1) and At5g26120 (ARAF2). ARAF1 and ARAF2 are expressed in particular cell types, including vascular tissues such as phloem, cambium and metaxylem parenchyma. Cell wall analysis from mutant and transformant plants showed that pectic arabinan, and not arabinogalactan proteins arabinan nor arabinoxylan, is an ARAF1 substrate. Finally, the phenotypes observed for ARAF1 and ARAF2 mutants and transformants suggest that arabinofuranosidases participate not only in cell wall remodelling, but also in carbon partition regulation, UDPsugar synthesis regulation and adaptation of plants to their environment

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Renou, Julien. „Etude du lien entre la biosynthèse de la cellulose et le contrôle de l'intégrité de la paroi végétale“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS428.

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La paroi, qui est une structure dynamique entourant chaque cellule végétale, joue un rôle primordial dans le développement des plantes et la transduction de signaux en réponse à des changements environnementaux et à des attaques par des pathogènes. Un des composants majeurs de la paroi primaire est la cellulose qui y est enchevêtrée avec d’autres polysaccharides tels que les hémicelluloses et les pectines. L’objectif de la thèse était de comprendre comment la synthèse de cellulose est coordonnée avec l’assemblage et le remodelage de la paroi au cours de la croissance. Au cours de ces vingt dernières années, de nombreuses molécules inhibant la synthèse de la cellulose (CBI) ont été identifiées et représentent de très bons outils pour disséquer la biologie cellulaire du remodelage pariétale. Ces CBI présentent différentes structures ce qui suggère qu’il existe plusieurs cibles pour perturber la biosynthèse de la cellulose. En étudiant 5 d’entre eux et nous avons pu confirmer qu’ils provoquaient une disparition ou une immobilisation des complexes de cellulose synthase (CSC) à la membrane plasmique. Par contre la caractérisation d’un nouveau CBI, l’Hypostuntine, a permis de montrer qu’il agissait différemment des CBI déjà décrits. L’Hypostuntine inhibe la croissance sans changement détectable des CSC au niveau de la membrane plasmique suggérant que l’Hypostuntine ne cible pas directement le CSC. Des études en microscopie électronique à transmission des parois de plantules traitées à l’HS ont permis de montrer que l’Hypostuntine interfère au niveau du mécanisme cellulaire qui coordonne la biosynthèse de la cellulose et l’assemblage d’une paroi extensible. Pour distinguer le rôle de ces six CBI étudiés, des tests de résistance croisés, des analyses de la composition pariétale et de voies de signalisation ont également été étudiées. Les résultats montrent que toutes ces réponses dépendent entre autres de THESEUS1, un récepteur like kinase de la famille des Catharanthus roseus récepteur kinases CrRLK1L mais suggèrent aussi la présence d’autres acteurs spécifiques induits par chaque CBI
The cell wall, which is a dynamic structure surrounding each plant cell, plays a fundamental role in the plant development and in the signalling pathways in response to environmental changes and pathogen attacks. One of the major component of the primary cell wall is the cellulose polymer which is embedded between hemicelluloses and pectins. The question of the PhD was how the synthesis of cellulose is coordinated with the assembly and remodelling of the cell wall during cell expansion? During these last twenty years, a multitude of molecules that inhibit cellulose synthesis (CBI) have been identified and they represent powerful tools to dissect the cell biology of cell wall assembly. The large variation in chemical composition of the CBI suggests the existence of multiple targets for these molecules for perturbing the cellulose biosynthesis. I studied five of these molecules and confirmed that they promote a clearance or an immobilisation of the cellulose synthase complex (CSC) from the plasma membrane. The characterisation of the new molecule, named Hypostuntin, showed that it mode of action on CSC is different from the ones described for the other CBI. Hypostuntin inhibits cell growth without detectable changes in CSC activity. This suggests that the CSC is not the primary target of Hypostuntin. Transmission electron microscopy on developing cell walls suggests that Hypostuntin interferes with a process that coordinates cellulose synthesis with the assembly of an extensible wall. To ascertain the role of the six studied CBI, we performed tests of cross resistance, analysis of cell wall composition and signalling pathways. Our results show that the responses are THESEUS 1 dependent, a receptor belonging to the Catharanthus roseus receptor like kinase CrRLK1L but also suggest the presence of other actors specific of the molecules

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Beaugrand, Johnny. „Bases cytologiques et moléculaires de la dégradation enzymatique du son de blé tendre“. Reims, 2004. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000039.pdf.

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Le son de blé est un co-produit de l'agriculture abondant pour lequel la valorisation des arabinoxylanes (AX) par une endoxylanase est envisagée. En effet, le son de blé tendre (Triticum aestivum) désamidonné est riche en AX, environ 40%, et comprend des couches cellulaires d'origine distinctes: le péricarpe, la testa, la couche nucellaire, et la couche à aleurone. Cette complexité tissulaire et cellulaire se traduit par une grande hétérogénéité pariétale. Afin de mieux comprendre dans quelle mesure l'hétérogénéité histologique, cellulaire et pariétale entraîne des limitations dans l'accessibilité et l'action de l'enzyme, nous avons développé une stratégie basée sur la caractérisation chimique et la visualisation in situ de l'action de l'enzyme. Des sons industriels désamidonnés dont les teneurs en polysaccharides, protéines, acides hydroxycinnamiques (HCA) et diféruliques (DiFA), et le ratios A/X présentent des taux distincts de dégradation par la xylanase. En particulier, la proportion en DiFA des sons de blé résiduels à l'action xylanolytique est négativement corrélée avec les taux de solubilisation des AX, suggérant que les caractéristiques des AX et leurs interactions au sein des parois sont des facteurs limitants. L'importance du ratio A/X et de l'état physique du substrat a été abordée par une étude comparative sur deux xylanases thermostables. Les valeurs des paramètres cinétiques indiquent que malgré son aptitude à dégrader des substrats très substitués, la xylanase de la famille 10 est moins efficace que celle de la famille 11 pour solubiliser les AX insolubles du son. Les résultats concernant la dégradation enzymatique d'enveloppes de grains prélevés à divers stades de maturation suggèrent que la présence d'acides féruliques et le faible dépôt de lignine dans les enveloppes n'altèrent pas l'efficacité de l'enzyme. Comme pour les enveloppes issues de grain matures, l'aleurone et la couche nucellaire sont fortement dégradés alors que le péricarpe reste intact quel que soit le stade de maturité. L'immunolocalisation d'une xylanase (famille 11) sauvage ou sa forme mutante inactive, et d'AX faiblement substitués a été réalisée sur du son ou sur ses couches individualisées. Sur le son, la xylanase active est d'abord retrouvée dans les parois de l'aleurone côté albumen amylacé, puis progresse unilatéralement au travers de l'aleurone et au final dégrade la couche nucellaire. Des micro domaines résistants sont toutefois apparents. A l'opposé, la présence de xylanase n'est pas observée dans le péricarpe et la testa, pour lesquels aucun marquage des AX non substitués n'a été détecté. En plus de la barrière physique représentée par les couches cuticulaires, le réseau pariétal peut également limiter à la fois la pénétration et la diffusion de l'enzyme. En l'occurrence, la pénétration de la xylanase est facilitée par la dégradation des arabinoxylanes dans les parois sensibles à son action
Wheat bran is an abundant agricultural by-product for which xylanase upgrading of arabinoxylans (AX) is of interest. Indeed, starch-depleted wheat bran (Triticum aestivum) is rich in AX (about 40%) and includes botanically distinct layers: the pericarp, the testa, the nucellar layer and the aleurone layer, resulting in a mixture of chemically heterogeneous cell-walls. To better understand the way by which the chemical heterogeneity of the bran cells, the cell-wall network and the tissular organization hamper both accessibility and enzyme action, we have devised a strategy based on chemical analysis and in situ visualisation of the xylanase action. Industrial destarched wheat brans display significant variations in carbohydrate, A/X ratio, protein, hydroxycinnamic acid (HCA) and diferulic acid (DiFA) contents and differed in their susceptibility to xylanase. Notably the total DiFA in enzyme-depleted bran was negatively correlated with the amount of soluble AX, suggesting that both structural feature of AX and cross-linking were limiting factors. The impact of the A/X ratio and the physical state of the substrate was further studied while comparing two thermostable xylanases. In spite of its ability to disrupt highly substituted AX, the xylanase from family 10 is less efficient than the family 11 xylanase for AX solubilisation from the insoluble wheat bran in respect to their kinetic parameters. Examination of the enzymatic degradation of the external layers isolated from maturing wheat grain suggests that the slight lignin deposition and ferulic accumulation would not significantly alter enzyme efficiency. As for mature wheat bran, aleurone and nucellar layers were mostly degraded whereas pericarp stayed intact at all stages of maturation. Immunocytochemical localization of both feebly substituted arabinoxylans and xylanase family 11 (active and engineered inactive forms) was performed using wheat bran and micro-dissected layers. In wheat bran, the active xylanase was confined to the AL cell walls close to the endosperm, and then progressed unilaterally throughout the AL and finally attack the nucellar layer; some resistant micro domains were also evidenced. In contrast, no enzyme was observed in the pericarp and the testa that did not show any labeling with the non-substituted AX antiserum. Apart from the physical barriers provided by the cuticle layers, the cell wall network would also restrict enzyme penetration and diffusion. Thereby, xylanase penetration was facilitated by the concomitant depletion of arabinoxylans in enzyme-sensitive cell walls

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Durot, Nathalie. „Destructuration des parois végétales par le carbonate et les métaux de transition: une étude modèle sur la dégradation abiotique de la paille en sols de craie et sur l'incorporation de pesticides aux lignines“. Reims, 2002. http://www.theses.fr/2002REIMS003.

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Le premier objectif de cette étude est d'examiner la dégradation abiotique de paroi végétale de paille de blé dans un milieu simulant les sols de craie où semblent régner des conditions physico-chimiques favorables pour que des processus de dégradation abiotiques soient efficaces. Le second objectif est d'examiner les possibilités d'incorporation covalente de pesticides aux lignines au cours de leur oxydation par les métaux. La macération de la paille dans le carbonate induit une déstructuration de la paroi végétale qui se traduit par une modification de la composition des lignines en structures b-o-4 et par une modification du fractionnement des constituants pariétaux. Celles-ci résulteraient de la solubilisation d'une fraction de lignine qui favoriserait le gonflement des hémicelluloses en milieu alcalin et qui modifierait ainsi les interactions entre les différents constituants pariétaux ainsi que leur accessibilité aux réactifs. La présence de cuivre induit quelques perturbations supplémentaires par rapport au carbonate dans l'organisation de la paroi en diminuant l'extractibilité des constituants pariétaux et en augmentant la quantité de structures b-O-4 analysées dans les lignines résiduelles. Ceci pourrait résulter à la fois d'une dépolymérisation des lignines résiduelles et d'une modification des interactions entre les différents constituants suite à la formation de complexes avec le cuivre. Enfin, la possibilité de couplage covalent entre des modèles de lignine avec différents pesticides a été examinée dans ces conditions. Le couplage covalent de l'isopropylaniline, métabolite de l'isoproturon a été montré lors de l'oxydation de l'alcool coniférylique par les métaux. Ce couplage dépend de la propriété nucléophile ou de la capacité des pesticides et modèles à générer des radicaux au cours de l'oxydation. Des couplages covalents entre l'isopropylaniline et les DHP peuvent être créés lors de l'oxydation sans exclure des phénomènes d'association et d'absorption.

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Dejean, Guillaume. „Caractérisation et conservation d'un nouveau système CUT associé à l'utilisation du xylane chez Xanthomonas campestris pv. Campestris : implications en écologie microbienne“. Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/2404/.

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La dégradation microbienne de la paroi végétale n'est pas seulement un processus biologique important, elle présente également un intérêt scientifique grandissant pour de nombreuses applications biotechnologiques. Au cours de ces travaux, nous avons identifié le système de dégradation et d'utilisation du xylane, un composant structural majeur des parois végétales, chez les espèces de Xanthomonas phytopathogènes. Ce système est requis pour la pathogénicité et nous avons montré qu'il est nécessaire pour la croissance optimale des bactéries à la surface des feuilles des plantes hôtes et non hôtes. L'une de ses particularités est la présence de 2 transporteurs spécifiques de la membrane externe (TBDT, TonB-dependent transporter) qui seraient impliqués dans le transport actif de produits d'hydrolyse du xylane. Enfin, des analyses de génomique comparative ont permis de définir un ensemble de gènes essentiel pour l'utilisation du xylane, conservé chez un grand nombre de bactéries phylogénétiquement très distinctes et nichant dans le sol, les plantes, les systèmes aquatiques ou les systèmes digestifs des animaux. Nos travaux montrent que cet ensemble de gènes est systématiquement associé avec des TBDTs, soulignant l'importance de ces protéines dans l'utilisation du xylane, le second polysaccharide végétal le plus abondant dans la nature
Microbial degradation of plant cell walls is not only an important biological process but it also has a growing scientific interest for many biotechnological applications. In this work, we identified the degradation and utilization system of xylan, a major structural component of plant cell walls, in phytopathogenic Xanthomonas species. This system is required for pathogenicity, and we have shown the need of this system for optimal bacterial growth on the leaf surface of host and non host plants. One of the features of this system is the presence of two specific outer membrane transporters (TBDTs, TonB-dependent transporters) that would be involved in active uptake of xylan hydrolysis products. Finally, genomic comparative analysis have identified a set of genes essential for xylan utilization, conserved in many phylogenetically distinct bacteria belonging to diverse habitats such as soil, plants, aquatic systems or digestive tracts systems. Our work shows that this set of genes is systematically associated with TBDTs, confirming the importance of these proteins in xylan utilization, the second most abundant plant polysaccharide in nature

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Bellande, Kévin. „Étude fonctionnelle d'un récepteur lectine kinase, LecRK-I.9 : un contrôle de la dynamique des parois chez Arabidopsis thaliana“. Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30213.

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La paroi donne une enveloppe rigide à la cellule végétale. Elle renferme des polysaccharides (cellulose, hémicelluloses, pectines), des lignines dans certains types cellulaires, des protéines structurales et enzymatiques. La paroi est une structure dynamique: les parois sont modifiées au cours du développement et en réponse aux contraintes environnementales. Les protéines sont des acteurs de cette dynamique en participant à l'assemblage et au remodelage des polysaccharides, à la signalisation cellulaire. La paroi permet notamment aux cellules de résister à la pression de turgescence, force motrice de l'élongation cellulaire: les étapes de relaxation, d'intégration de nouveaux constituants et de consolidation de la paroi doivent être parfaitement coordonnées pour maintenir les structures pariétales. Un système de surveillance et des senseurs du statut de la paroi pourraient assurer cette coordination. Nous sommes intéressés par un récepteur lectine-kinase (LecRK-I.9) d'Arabidopsis thaliana dont le domaine extracellulaire est de type lectine de Légumineuses. Il est un acteur potentiel d'un système de surveillance du statut de la paroi. Les questions posées dans ce travail sont: (i) dans quels processus de développement LecRK-I.9 peut-il être impliqué ? (ii) quelles sont les régulations que ciblent LecRK-I.9 ? (iii) quelle est la nature des ligands de LecRK-I.9 ? L'expression de LecRK-I.9 est prépondérante dans les tissus racinaires et nous avons pu montrer que LecRK-I.9 est impliqué dans les processus d'initiation et d'émergence des racines latérales et adventives pour lesquels des remodelages pariétaux sont nécessaires. Il apparaît comme régulateur négatif de ces processus. En effet, chez les plantes lecrk-I.9, l'expression de gènes codant des peptides pariétaux CEP, régulateurs précoces de l'initiation des racines latérales, est dérégulée, de même pour de nombreuses enzymes travaillant de façon concertée à un relâchement des structures pariétales. Les plantes lecrk-I.9 présentent ainsi des parois modifiées dans leur composition en polysaccharides. Un dommage causé à la paroi a été obtenu par un traitement inhibiteur de la biosynthèse de cellulose. En particulier, des dépôts de lignine ectopique se mettent en place dans les apex racinaires sous le contrôle de l'acide jasmonique (JA) et des espèces réactives de l'oxygène (ROS). Nous avons pu montrer que LecRK-I.9 contrôle les teneurs en JA dans ce processus. De plus, via la régulation JA, LecRK-I.9 contrôle l'expression de gènes codant des protéines et des peptides pariétaux, mais également des protéines de détoxification des ROS. L'ensemble des résultats suggèrent que LecRK-I.9 est un régulateur de la dynamique pariétale avec pour cibles, les teneurs en JA, l'homéostasie des ROS, les enzymes de remodelage des polysaccharides. Le travail s'oriente maintenant vers les conséquences de modifications de la composition pariétale sur la nutrition minérale en fer. En effet, les plantes lecrk-I.9 montrent une forte accumulation de fer pariétal. Enfin, LecRK-I.9 est associé aux brins d'Hecht, en particulier dans les points d'ancrage pariétaux. L'interaction entre domaines lectine et composés pariétaux à l'aide de puces à oligosaccharides pourrait déterminer la participation de LecRK-I.9 à une continuité structurale entre paroi et plasmalemme
Cell walls are complex structures of cellulose, hemicelluloses, pectins and proteins secreted by the cell, so setting up a rigid and continuous structure within the tissue of plants. Cell walls are dynamic structures that are continuously modified in the course of development and in response to environmental cues: cell wall proteins play a primarily role by assembling and remodelling polysaccharides, and by participating to cell signalling. In particular, cell walls are designed to handle turgor pressure, the driving force of cell elongation: the loosening of polysaccharide networks, the addition of new components and stiffening should be tightly coordinated to maintain the cell wall structures. A sensory complex to monitor the cell wall status should provide this coordination in an effective manner. We are interested in an Arabidopsis thaliana lectin receptor kinase (LecRK-I.9) with a Legume lectin-type extracellular domain. It is hypothesized that LecRK-I.9 is part of a cell wall surveillance system. The questions asked in this work are: (i) in which developmental processes is LecRK-I.9 involved? (ii) what are the regulations targeted by LecRK-I.9? (iii) what are the ligands for LecRK-I.9? LecRK-I.9 expression was primarily found in root tissues and, LecRK-I.9 was shown to be involved in the processes of adventitious and lateral root initiation and emergence. Both processes require large cell wall remodelling. LecRK-I.9 was defined as a negative regulator of the processes. Indeed, the cell wall peptides CEP are early regulators of lateral root initiation: genes encoding CEP were up-regulated in lecrk-I.9 seedlings. In the same way, genes encoding cell wall remodelling enzymes working together for cell wall loosening are also up-regulated. Finally, lecrk-I.9 seedlings showed modified cell walls in their polysaccharide content. Cellulose biosynthesis inhibition was employed to impair the cell wall structures. In particular, jasmonic acid (JA)- and reactive oxygen species (ROS)- mediated signalling may regulate ectopic lignin deposits in root apices induced by cell wall damage. LecRK-I.9 was shown to control the JA levels during the process of ectopic lignin deposition. Moreover, through JA tuning, LecRK-I.9 regulates the expression of genes encoding cell wall proteins and peptides, but also proteins for detoxifying ROS. Our results suggest that LecRK-I.9 regulates cell wall dynamics in roots by targeting JA levels, ROS homeostasis and remodelling enzymes for polysaccharides. Future prospects include relationships between cell wall composition and mineral nutrition for iron. Indeed, lecrk-I.9 seedlings showed an enhanced accumulation of iron in cell walls. Finally, LecRK-I.9 was found to be associated to Hechtian strands particularly in the cell wall anchor points. Interactions between lectin domains and cell wall polysaccharides are currently searched using glycoarrays for cell wall polysaccharides: LecRK-I.9 could be the linker to establish a physical connection between cell wall and plasma membrane

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His, Isabelle. „Etudes des réseaux de la paroi épidermique chez Linum usitatissimum et un mutant d'Arabidopsis thaliana : approche microscopique“. Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES097.

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Nous avons étudié l'implication du réseau pectique dans la croissance sur deux modèles végétales, Linum usitatissimum et Arabidopsis thaliana. Cette étude a porté sur la localisation d'épitopes portés par des polysaccharides non-cellulosiques ainsi que celle de la cellulose dans les parois des cellules de l'épiderme, qui est décrit comme étant le tissu contrôlant l'élongation cellulaire. Cette analyse par microscopie électronique à transmission (MET) a été appliquée à, 1) des hypocotyles de plantules de lin, cultivées en absence ou en présence de calcium exogène (10 puissance -3 m) et à 2) des hypocotyles de plantules d'Arabidopsis de type sauvage ou mutant korrigan présentant un défaut d'élongation. L'apport de calcium exogène engendre des modifications de la composition pectique des parois épidermiques des hypocotyles de lin. La mutation kor, qui porte sur une endo-beta-1,4-glucanase, enzyme membranaire impliquée dans le réseau de cellulose-hémicellulose, induit également des perturbations dans le réseau pectique. Sur les deux modèles étudiés, nous avons pu mettre en évidence une acidification du réseau pectique des parois épidermiques pour les plantules cultivées en présence de calcium et pour les mutants korrigan. Chez le mutant kor, nous avons également montré : 1) une réduction des chaînes latérales des RG I, 2) une diminution de la quantité de cellulose et, 3) une modification de l'organisation des réseaux pariétaux rendant la paroi plus lâche après traitements soustractifs. Ces observations, corrélées aux phénotypes respectifs de ces plantules, permettent d'avancer l'hypothèse selon laquelle le réseau pectique serait davantage impliqué dans la réponse de la plante à un stress environnemental ou à des modifications génétiques, afin de maintenir les propriétés physiques des parois végétales pour préserver au maximum le développement de la plante, qu'à la régulation même de l'élongation.

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Lacoux, Jérôme. „Etude de la régulation et du rôle du gène Lupme3 codant pour une pectine méthylestérase de lin (Linum usitatissimum) par transgenèse“. Amiens, 2002. http://www.theses.fr/2002AMIE0206.

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Barakat, Abdellatif. „Etude de la lignification de parois végétales de graminées par des assemblages modèles : Réactivité, organisation et structure supramoléculaire“. Reims, 2007. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000531.pdf.

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Les lignocelluloses constituent une matière première renouvelable et disponible en grande quantité. L’utilisation de cette ressource végétale à des fins non alimentaires nécessite une meilleure compréhension des évènements sous-tendant l’architecture des parois végétales lignifiées, composante principale des biomasses lignocellulosiques. Devant la complexité des phénomènes impliqués in planta dans la construction des parois lignifiées, nous avons tenté d’approcher les mécanismes de formation des interactions entre les polymères pariétaux au moyen d’approches modèles chimiques. Dans cet objectif, nous avons examiné l’organisation supramoléculaire d’assemblages lignines-hémicelluloses en focalisant notre approche sur l’étude des propriétés associatives entre les xylanes (hémicelluloses majoritaires de graminées) et des modèles chimiques de lignines, DHPs (DeHydrogenative Polymers) lors de la polymérisation des lignines. Au sein des parois lignifiées, les xylanes peuvent être reliés aux lignines par des liaisons covalentes via l’acide férulique (FA) et/ou via la méthylène quinone (MQ). Ce dernier mécanisme a été étudié en synthétisant des DHPs en présence de xylanes non féruloylés. L’analyse du complexe xylane/DHP en chromatographie d’exclusion stérique et spectroscopie RMN a montré que la formation des liaisons covalentes entre les xylanes et les DHPs implique l’arabinose et la MQ. Toutefois la formation des liaisons non covalentes entre ces deux polymères peut influencer et contrôler la formation des associations covalentes. Afin d’examiner l’impact de la densification du milieu sur la réactivité des monomères de lignine, nous avons synthétisé des DHPs à fortes concentrations en présence de teneurs élevées en xylane. Les résultats indiquent que la densification du système a un effet remarquable sur la réactivité du monomère de lignine et par conséquent sur la structure finale des DHP (augmentation des liaisons β-alkyle aryle éther et de la masse molaire). L’impact de l’acide férulique dans l’organisation des assemblages lignine-xylanes a été étudié au cours de la polymérisation des deux principaux monomères de lignine, syringyle (S) et/ou gaïacyle (G) en présence de xylanes féruloylés ou non. Les données obtenues en Diffusion de la Lumière (DL), Chromatographie d’Exclusion Stérique couplée à la Diffusion de Lumière Multi-Angle (CESDLMA), Microscopie Electronique à Transmission (MET) et Diffusion de Neutrons aux Petits Angles (DNPA) ont mis en évidence que la présence de FA et le type de monomère de lignine S et G affectent la morphologie et l’organisation supramoléculaire des nanoparticules DHP-xylanes
Lignocelluloses represent abundant and renewable biomass for which non food use still require an in-depth knowledge of the mechanisms involved in the architecture of lignified plant cell wall as the main lignocellulosic components. Owing to the highly complex mechanisms involved in planta in building the lignified cell walls; we attempted to study wall polymer interactions using chemical model systems. To this end, the supramolecular organization of composites made of xylans (as the main hemicelluloses of grass cell walls) and model lignin (DHP, DeHydrogenative Polymers) were investigated along in vitro polymerisation of lignin. In the lignified cell wall, xylans can be covalently linked to lignin via ferulic acid (FA) and/or via quinone methide (QM). The latter mechanism has been studied during lignin polymerisation in the presence of feruloylated xylan. Size exclusion chromatography (SEC) and NMR analysis of the DHP-xylans complex indicated that arabinose and QM are involved in covalent bonds between xylans and DHP. However, the formation of these linkages can be affected and controlled by non covalent interactions between the two polymers. In order to investigate the impact of the media concentration on the lignin monomer reactivity, highly concentrated DHPs were synthesised in increasing concentrations of xylans. Densification of the system was shown to impact on the monomer reactivity and consequently the DHP structure (increases of β-alkyl aryl ether bonds and of molar mass). The role of FA on xylan-DHP networks was further studied along polymerisation of the main lignin monomers, i. E. Syringyl (S) and guaiacyl (G) in the presence of xylans with different FA levels. DHP-xylan analysis by Light Scattering (LS), Size exclusion chromatography with online multi-angle laser light scattering (SEC-MALLS), Transmission electron microscopy (TEM), and Small Angles Neutron Scattering (SANS) showed that both FA and the type of lignin monomer (S and/or G) have a clear impact on the morphology and supramolecular organization of DHP-xylan nanoparticules

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Lerouxel, Olivier. „Criblage de mutants d’Arabidopsis et caractérisation du mutant dgl1“. Rouen, 2004. http://www.theses.fr/2004ROUES033.

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La paroi forme une matrice composée essentiellement de polysaccharides qui s’avère déterminante pour la morphologie et la croissance des végétaux. A ce jour, malgré ce rôle de la paroi dans le développement des végétaux, presque aucune activité enzymatique (glycosyltransférase ; GT) impliquée dans sa biosynthèse n’a été caractérisée. Afin de détecter des mutants d’Arabidopsis déficients pour ces activités GT, des stratégies de crible biochimique basées sur l’analyse de la paroi ont été développées. Nous avons démontré que l’analyse par chromatographie en phase gazeuse du contenu en monosaccharide de paroi de plantules étiolées d’Arabidopsis fournit des informations reproductibles, imformatives et quantifiables permettant la sélection de mutant arborant des altérations de leur paroi. Par ailleurs, une stratégie innovante d’analyse d’un polymère pariétal, le xyloglucane (XG), par empreinte enzymatique a été développée et validée à l’aide de mutants présentant des variations quantitatives/qualitatives de ce polymère. Cette stratégie permet après une préparation rapide du matériel pariétal, d’hydrolyser le XG par une endoglucanase et d’analyser les fragments oligosaccharidiques par chromatographie, électrophorèse ou spectrométrie de masse. Ces stratégies, appliquées à de nouveaux mutants d’Arabidopsis, ont permis la sélection du mutant dgl1-1 sur la base d’une accumulation de glucose pariétal. L’analyse génétique a révélé l’altération d’une sous-unité protéique du complexe oligosaccharyltransférase (OST) orthologue de la protéine humaine OST48, ou de levure WBP1, qui assure dans chacun de ces systèmes le transfert d’un N-glycanne précurseur sur un résidu asparagine durant la synthèse des protéines dans le RE. La détection d’une protéine du RE, la protéine disulfide isomérase (PDI), chez le mutant dgl1-1 a permis de démontrer l’altération de la N-glycosylation chez ce mutant. Un second allèle dgl1-2 a été caractérisé embryon létal. L’étude phénotypique par microscopie a montré de sévères altérations des parois cellulaires dans le cylindre central des plantules dgl1. Une caractérisation fine de la composition de la paroi chez le mutant a donc été entreprise, démontrant une accumulation de callose dans les tissus vasculaires en cours de différenciation
The plant cell wall is a highly organized matrix, mainly composed of polysaccharides, that is determinant for plant morphology and development. Strikingly little is known about the enzymes that control cell wall biosynthesis and deposition. The characterization of Arabidopsis cell wall mutants is one of the more promising approaches to investigate the synthesis, transport and assembly of cell wall polysaccharides. However, the identification of new cell wall mutants from public collections is a major bottleneck. In this context, the aim of the PhD thesis was first to design new biochemical screening methodologies to detect Arabidopsis cell mutants and second to apply these methodologies to the selection of new mutants. We demonstrated that the quantification by gas chromatography of the monosaccharide contents of Arabidopsis seedling cell wall give reproducible and informative information allowing the selection of plants exhibiting cell wall alteration. Moreover, an innovative enzymatic fingerprinting strategy was developed and validated on previously characterized xyloglucan mutants. In this screening methodology, cell wall material has been treated by an endoglucanase and the generated fragments have been identified by chromatography, electrophoresis or MALDI-TOF mass spectrometry. These strategies have been used for the screening of new cell wall mutants. A mutant called defective glycosylation1-1 (dgl1-1) was identified in Arabidopsis based on a growth defect of the dark-grown hypocotyl and an abnormal composition of the non-cellulosic cell wall polysaccharides. Dgl1-1 is altered in a protein ortholog of human OST48 or yeast WBP1, an essential protein subunit of the oligosaccharyltransferase complex that is responsible for the transfer in the ER of the N-linked glycan precursor onto Asn residues of candidate proteins. Consistent with the known function of the OST complex in eukaryotes, the dgl1-1 mutation led to a reduced N-linked glycosylation of the ER-resident protein disulfide isomerase (PDI). A second more severe allele (dgl1-2) was embryo-lethal. Microscopic analysis of dgl1-1 revealed severe developmental defects including a strongly reduced cell elongation and, collapse and differentiation defects of cells in the central cylinder. These defects were accompanied by changes in the non-cellulosic polysaccharide composition, including the accumulation of ectopic callose. Interestingly, in contrast to other dwarf mutants that are altered in the early steps of the N-glycan processing, dgl1-1 did not exhibit a cellulose deficiency. Together these results confirm the role of DGL1 in N-linked glycosylation, cell growth and differentiation in plants

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Lefeuvre, Anaële. „Contribution à l'étude des propriétés des fibres de lin (Linum Usitatissimum L. , variétés Marylin et Andréa) en fonction des pratiques culturales sur le plateau du Neubourg. Fibres destinées au renforcement de matériaux composites“. Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES024.

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Cette thèse a été réalisée avec la Coopérative de Teillage de Lin du plateau du Neubourg (CTLN) qui aspire à la vente d’une partie de ses fibres à destination du marché des composites. Elle s’inscrit donc dans un contexte de développement des connaissances sur la variabilité des propriétés mécaniques et de la composition des parois des fibres de lin en fonction de plusieurs scénarios climatiques (2009, 2010, 2011, 2012) et conditions pédologiques (Nord/Sud/Est/Ouest) sur une localisation géographique restreinte (Plateau du Neubourg, Eure, Haute-Normandie) pour deux variétés (Marylin/Andréa). Suite à l’étude des propriétés mécaniques et de la composition des parois, il s’est avéré que les conditions pédo-climatiques sont les facteurs les plus impactants. Cependant, une analyse ANOVA a permis de montrer que ces impacts restent faibles et qu’il est possible de pouvoir garantir des valeurs de propriétés mécaniques minimales étant compétitives avec celles des fibres de verre, quelle que soit l’année. L’analyse des courbes de contrainte-déformation a mis en évidence l’importance du comportement non-linéaire TIII et a permis de modéliser les modifications structurales dans la paroi lors des sollicitations mécaniques
This thesis was done in collaboration with the Coopérative de Teillage de Lin du plateau du Neubourg (CTLN) which wants to sell some of their producted fibers for composite reinforcement. The aim was to develop knowledge about the variability of mechanical properties and cell wall composition of flax fibers in function of several cimatic scenarios (2009, 2010, 2011, 2012) and pedologic conditions (Nord/Sud/Est/Ouest) on a restricted geographical area (Plateau du Neubourg, Eure, Haute-Normandie) for two varieties (Marylin/Andréa). The study of mechanical properties and cell wall composition showed that pedo-climatic conditions are the most impactant factors. Nevertheless, an ANOVA statistical analysis revealed that their impacts were in a small range and that it is possible to garrantee minimal values of mechanical properties which are competitive with glass fibre’s one, what ever the year. The analysis of stress-strain curves highlighted the importance of the non-linear TIII behavior and permitted to modelize structural modifications happening inside the cell wall during tensile sollicitations

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Timpano, Hélène. „La machinerie de biosynthèse de la cellulose : une cible pour améliorer l’utilisation de la biomasse végétale“. Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112228.

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La production de biocarburants de deuxième génération basée sur la transformation de la biomasse végétale est une question d’actualité. La biomasse végétale est représentée par les parois des cellules, qui consistent en un réseau de microfibrilles de cellulose et de polysaccharides enchâssés dans de la lignine. Pour exploiter pleinement le potentiel de cette biomasse, il est nécessaire d’apporter des connaissances complémentaires sur les mécanismes de biosynthèse de ces polymères pariétaux. Par exemple, il est important d’améliorer le rendement de saccharification des microfibrilles de cellulose afin de produire de plus grandes quantités de bioéthanol. Nous avons donc combiné des études basées sur le modèle bien connu Arabidopsis et sur Brachypodium distachyon, la nouvelle espèce modèle pour les graminées tempérées et les céréales monocotylédones dédiées à la production de biocarburants. La cellulose est synthétisée par des complexes membranaires de cellulose synthases (CSC) qui contiennent les sous-unités catalytiques de cellulose synthase (CESAs), et cela requiert d’autres partenaires parmi lesquels KOR1, une endo-β-1,4-glucanase. Le trafic intracellulaire des CESAs semble jouer un rôle crucial dans la régulation du niveau de la synthèse de la cellulose. Nous avons étudié en détails le trafic intracellulaire de KOR1 dans des hypocotyles d’Arabidopsis cultivés à l’obscurité. En parallèle, lors d’un crible visuel de la collection de mutants de Brachypodium de l’INRA de Versailles, nous avons sélectionné un mutant nommé spa. Ce mutant partage des caractéristiques avec les mutants brittle culm du riz et de l’orge, comme par exemple des tiges cassantes, un xylème irrégulier, et une importante déficience en cellulose, surtout au niveau des tiges, qui contiennent 50% de la quantité retrouvée dans une plante sauvage. Des dosages de lignine ont montré une augmentation significative chez spa. De façon itnéressante, ce mutant présente un défaut flagrant du port érigé, au contraire des mutants brittle culm qui sont parfaitement érigés. Les défauts mécaniques du mutant spa s’illustrent par un module de Young trois fois inférieur à celui d’une plante sauvage. Des approches complémentaires ont été mise en œuvre afin d’identifier les défauts génétiques responsables de ce phénotype : le séquençage de gènes candidats reliés à la synthèse de la cellulose a été réalisé ainsi qu’une approche de NGS. De plus, dans le cadre du projet Européen RENEWALL et du projet KBBE CellWall, et grâce à l’outil BradiNet (M.Mutvil, KBBE CellWall) permettant d’accéder aux réseaux de co-expression, des stratégies RNAi sont en cours afin d’inactiver certains gènes seléctionnés selon des critères d’expression spécifiques, et selon leur implication potentielle dans la synthèse de la cellulose, spécifiquement chez les monocotylédones. Parmi ces gènes nous nous sommes concentrés sur la famille des MAP65 (Microtubules Associated Proteins), qui pourraient, au vu de la relation étroite entre microtubules et microfibrilles, jouer un rôle dans la déposition de la cellulose
The production of second-generation biofuels based on the transformation of plant biomass is a pressing issue. Biomass is represented by cell walls of the plant cells consisting of a network of cellulose microfibrils and polysaccharides encrusted by lignin. To enhance the potential of plant biomass, we need to provide insights on the mechanisms of the biosynthesis of cell wall polymers. For example, it is important to improve the saccharification yield of cellulose microfibrils to produce the highest amount of bioethanol. We therefore combine studies on the well-known model plant Arabidopsis and Brachypodium distachyon, the new model species for temperate graminae and monocotyledonous crops dedicated to biofuel production. Cellulose is synthesized by plasma membrane-bound cellulose synthase complexes (CSC) containing cellulose synthase proteins (CESAs) and requires other partners among which the endo-beta1,4 glucanase KOR1. The intracellular trafficking of CESAs seems to be crucial to regulate the cellulose synthesis rate. We investigated in detail the intracellular trafficking of KOR1 in Arabidospis dark-grown hypocotyls.In parallel we selected by visual screening of the Versailles collection of mutagenized Brachypodium distachyon a mutant called spa. This mutant shares characteristics of the brittle culm mutants of rice and barley, such as brittleness, irregular xylem, and a cellulose content deficiency especially in stems, with 50% of the amount found in the wild type. Lignin assays indicate a higher amount of lignin in spa. Interestingly, this mutant is also "floppy" unlike others brittle culm mutants which are fully erected and the mechanical strength defects of spa is illustrated by a Young’s modulus three times lower than that of WT. Complementary approaches were used to identify the SPA gene: sequencing of candidate genes related to cell wall synthesis or co-expressed with secondary cell wall cellulose synthases and a classical mapping strategy combined with NGS methods. Moreover within the framework of the European RENEWALL and KBBE CellWall projects and thanks to the co-expression network tool BradiNet (M. Mutwil, KBBE project), RNAi strategies are in progress to inactivate a few genes selected according to specific expression criteria and potentially involved in cell wall synthesis specifically in monocots. Among these genes we are focusing on the MAP65 family (Microtubules Associated Proteins), which could play a role in cellulose deposition according to the close relationship between microfibrils and microtubules

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Courtial, Audrey. „Vers l'identification de gènes contrôlant la dégradabilité de la paroi secondaire lignifiée chez le maïs à travers l'élucidation de QTLs à effets forts“. Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/2454/.

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La dégradabilité des parois des plantes fourragères est un facteur limitant à la fois pour l'alimentation des ruminants et pour la production de biocarburants de seconde génération. Les recherches conduites ont donc visé à identifier les gènes contrôlant des propriétés des parois lignocellulosiques chez le maïs en prenant comme modèle un cluster de QTLs à effets forts localisé dans le bin 6. 06 des lignées recombinantes (RILs) F288 x F271. Après avoir mis en évidence que les positions de ces QTLs se situaient dans une région monomorphe entre les deux lignées parentales, une densification ciblée de la carte génétique a permis de révéler que ces QTLs "fantômes" correspondaient en fait à des QTLs localisés sur deux positions proches (bins 6. 05 et 6. 07). De nouveaux QTLs majeurs au bin 4. 09 ont également été détectés. La détection de QTLs avec de nouvelles mesures phénotypiques a également permis de conforter l'implication des acides p-hydroxycinnamiques et de la composition monomériques des lignines dans la dégradabilité des parois. Afin d'identifier les gènes candidats présents sous ces QTLs, des études d'expression et du séquençage ont été entreprises, en plus de la recherche a priori de gènes potentiellement impliqués dans la formation des parois lignifiées, à partir de la bibliographie. L'étude d'expression entre le parent F271 et quatre RILs porteuses des allèles favorables à la dégradabilité des parois (F288) aux QTLs majeurs du bin 6. 06 a permis de mettre en évidence 360 gènes différentiellement exprimés. Le séquençage ciblé de BACs porteurs de la région d'intérêt chez F271 et F288, quant à lui, a souligné le très grand polymorphisme entre ces deux lignées
Discovering the genetic determinants of the lignified cell wall assembly in grasses is a major challenge for both basic research and for plant breeding based on marker-assisted selection. Cell wall degradability is a limiting factor of plant energy value for cattle feeding, as well as for the production of second-generation biofuel. The research conducted thus aimed at identifying genes involved in cell wall related traits, taking as model a cluster of strong effect QTLs located in the bin 6. 06 of the maize recombinant inbred line (RIL) progeny F288 x F271. Having shown that these QTL positions were located in a monomorphic area between the two parental lines, targeted densification of the genetic map revealed that these "ghost" QTLs correspond in fact to QTLs located on two close positions (bins 6. 05 and 6. 07). New major QTLs in bin 4. 09 have also been detected. New QTL detection from new field experiments has also allowed to consolidate the involvement of p-hydroxycinnamic acids and of the lignin monomeric composition, in the variation of cell wall degradability. In order to identify the candidate genes underlying these QTLs, expression studies and sequencing were undertaken, besides the a priori search for genes potentially involved in the lignified cell wall formation, from the bibliography. The expression studies between the F271 parental line and four RILs carrying favorable alleles for the cell wall degradability (F288) at the major QTLs of bin 6. 06 allowed to highlight 360 differentially expressed genes. The targeted sequencing of BACs carrying the QTL region of interest, for F271 and F288, underlined the great polymorphism between these parental maize lines

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Paque, Sébastien. „Mise en évidence d’éléments de signalisation en aval du récepteur d’auxine ABP1“. Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112079/document.

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L’auxine est une hormone fondamentale dans le développement et la physiologie de la plante. L’obtention des plantes conditionnelles pour ABP1 a permis la mise en évidence de son importance dans la signalisation de l’auxine. Ainsi ABP1 agirait d’une part sur l’endocytose de vésicules à clathrine au niveau de la membrane plasmique et d’autre part sur la stabilité des Aux/IAAs. Ce dernier résultat suggère qu’une voie de signalisation en aval d’ABP1 permet de modifier l’homéostasie de la voie de régulation transcriptionnelle de l’auxine, la voie SCFTIR/AFBs.Mon travail de thèse a consisté à caractériser les plantes inactivées pour ABP1 lors de la croissance à l’obscurité dans la plante modèle Arabidopsis thaliana. Mon étude montre qu’ABP1 contrôle l’expansion cellulaire en jouant sur la plasticité pariétale. J’ai ainsi pu mettre en évidence une modification de la proportion de formes fucosylées des chaînes latérales des xyloglucanes, le principal hémicellulose de la paroi primaire chez Arabidopsis. Cette modification de la fucosylation des xyloglucanes requiert des changements d’expressions géniques médiés ce qui conforte l’existence d’une voie de signalisation reliant ABP1 à la voie SCFTIR/AFBs.En parallèle, j’ai mené une approche génétique de recherche de suppresseurs du phénotype lié à l’inactivation d’ABP1 à l’obscurité. Parmi les dix lignées validées, j’ai d’ores et déjà identifié le gène DCL3 comme étant impliqué dans la suppression du phénotype ss12k et mis en évidence l’implication de la voie d’extinction de gènes par l’intermédiaire de petits ARNs non codant (voie RdDM) dans le contrôle de l’expansion cellulaire
Auxin is a key hormone concerning the control of plant physiology and the impact on plant development. Conditional plants for ABP1 allowed the post embryonic studies and have contributed to demonstrate the involvement of ABP1 in a broad range of cellular and developmental responses including the clathrin-dependent endocytosis and the regulation of Aux/IAAs homeostasis. These datas revealed that an ABP1-dependent pathway is acting on transcriptional regulation by modulating the SCFTIR/AFBs signaling pathway. I took advantage of the phenotype of dark grown seedlings to study cell expansion in ABP1 loss of function background. ABP1 knockdown induced modifications of fucosylated form of xyloglucan side chains that are the main hemicellulose in Arabidopsis primary cell wall. All data converge to show that this effect results from alterations of expression of cell wall related genes via the modulation of the SCFTIR/AFBs pathway. In parallel, I used a suppressor approach to discover new signaling components downstream of ABP1. Characterisation of one of the suppressor leads to the identification of a loss of function allele of DCL3. This data demonstrates the involvement of the RNA directed DNA methylation pathway downstream of ABP1

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Day, Arnaud. „La lignification des fibres périphloémiennes du lin (Linum usitatissimum L. ) : approches cytochimique, chimique et moléculaire“. Lille 1, 2004. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/591bb0bd-3841-4a7b-a571-f3cf36c2ba36.

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Angiosperme dicotylédone de la famille des linacées, le lin (Linum usitatissimum) est la principale plante à fibres cultivée en France. L'intérêt industriel de cette plante repose sur la longueur et les propriétés exceptionnelles (finesse, résistances aux tensions et à l'usure) de ses fibres cellulosiques périphloémiennes. Ces dernières, localisées dans la tige, sont regroupées en faisceaux de quelques dizaines d'unités fortement associées entre elles et aux tissus environnant. De ce fait, leur exploitation requièrent une succession d'étapes biologiques (rouissage), mécaniques et chimiques (teillage et filage) afin d'obtenir leur dissociation et ceci au détriment de leurs propriétés intrinsèques. La présence de composés phénoliques limiterait l'efficacité de ces procédés agro-industriels en favorisant la cohésion intercellulaire de ces fibres. La caractérisation quantitative et qualitative de ces composés s'avère un prérequis à l'optimisation de la production et de l'utilisation des fibres de lin. A maturité ces fibres possèdent une structure pariétale caractéristique, leur paroi secondaire, constituée de l'extérieur vers le lumen, d'une S1, d'une importante S2 et d'une S3, représentent plus de 90 % de leur section transversale. Une approche microscopique basée sur la mise en œuvre de méthodes (immuno-)cytochimiques a permis de révéler la présence de lignine au niveau des zones mitoyennes et dans la paroi secondaire des cellules fibreuses. Des lignines condensées de type gai͏̈acyle ont été détectées au niveau de la lamelle moyenne, des jonctions tricellulaires et dans S1
En outre, des lignines de type gai͏̈acyle-syTingyleont été identifiées en moindre quantité dans l'ensemble de la paroi secondaire. La quantification de ces lignines révèle une hypolignification marquée dans les fibres par rapport au bois. La caractérisation des lignines inscrustant les faisceaux fibreux du lin par thioacidolyse puis par oxydation alcaline par le nitrobenzène suggère la présence d'une lignine de type H-G-S possédant un très faible ratio S/G associé à un fort degré de condensation. Ces particularités des lignines des fibres de lin semblent s'accentuer au cours de leur maturation s'effectuant pendant quelques semaines après la floraison des plantes. La caféoyl-coenzyme A 3-O-Methyltransferase, CCoAOMT, est une enzyme clé de la voie de biosynthèse des lignines contrôlant leur synthèse et leur composition. Son étude a mis en évidence une corrélation positive entre i. L'expression du gène, ii. La présence de la protéine et iii. Son activité enzymatique, suggérant une régulation transcriptionnelle de cette enzyme. Par ailleurs, l'activité de cette enzyme et l'expression de ses gènes coi͏̈ncident avec les variations spatio-temporelles du dépôt des lignines dans les tiges. La production d'nne CCoAOMT recombinante a permis de tester in vitro la spécificité de substrat de cette enzyme. Ces analyses ont révélé l'implcation de la CCoAOMT dans la synthèse des unités gai͏̈acyles et syringyles proposannt ainsi une nouvelle voie dans la biosynthèse des monolignols

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Lagorce, Arnaud. „Etude du mécanisme de compensation induit en réponse à des mutations pariétales chez la levure Saccharomyces cerevisiae“. Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0021.

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La paroi de Saccharomyces cerevisiae est une structure complexe composée de polymères de résidus de glucose (b-glucanes), de mannose (mannanes) et de N-acétylglucosamine (chitine). Pour étudier le mécanisme de compensation induit en réponse à une mutation pariétale, nous avons analysé cinq mutants affectés différemment dans la structure pariétale. Ce travail a dans un premier temps mis en évidence le rôle majeur du gène GFA1, codant pour une glutamine fructose-6P-amidotransférase, dans l'activation de la synthèse de la chitine induite en réponse aux mutations pariétales. Dans un second temps, nous avons analysé le mécanisme de compensation pariétale grâce à l'utilisation de filtres à haute densité. Cette approche a permis la caractérisation de la signature transcriptionnelle du mécanisme de compensation et l'identification d'un nouveau motif de régulation potentiellement fonctionnel : WCE (pour Wall Consensus Element). Enfin, l'analyse des promoteurs des gènes impliqués dans le mécanisme de compensation pariétale suggère que ce mécanisme soit gouverné par deux systèmes de régulation : la voie de maintien de l'intégrité cellulaire et la voie de réponse générale aux stress
Saccharomyces cerevisiae cells are surrounded by a cell wall, which consists of a complex structure essentially composed of polymers of glucose units (b-glucans), of mannose units (mannans) and of N-acetylglucosamine units (chitin). In order to investigate on the cell wall rescue mechanism induced in response to cell wall mutations, we studied five mutants affected in different pathways of the cell wall metabolism. First, this work demonstrated the key role played by the gene GFA1, which encodes a glutamine fructose-6P-amidotransferase, in the activation of the chitin biosynthesis pathway in response to cell wall mutation. Secondly, we investigated the cell wall rescue mechanism using high density filters arrays. This approach led to the characterisation of the cell wall compensatory transcriptional signature and to the identification of a novel regulatory motif named WCE (for Wall Consensus Element). Moreover, promoter analysis of the genes implicated in the cell wall compensatory mechanism clarified the two regulatory pathways underlying this mechanism : the cell wall integrity pathway and the general stress response pathway

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Duran, Garzon Catalina. „Interaction entre la photosynthèse et le métabolisme pariétal chez le maïs en réponse au froid“. Thesis, Amiens, 2018. http://www.theses.fr/2018AMIE0019/document.

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Le froid altère les processus physiologiques tels que la photosynthèse et d'autres voies métaboliques telles que le métabolisme pariétal conduisant alors à une réduction de la biomasse. Des lignées pures de maïs présentant des caractères contrastés dans la structure de la paroi ou dans le processus photosynthétique ont été étudiées. Ces lignées ont été exposées à un froid modéré de manière prolongée et les variations d'efficacité photosynthétique et les modifications pariétales ont été caractérisées via des approches physiologiques, biochimiques et de transcriptomique. Le mutant naturel F2bm3 dont la teneur en lignines est réduite, augmente sa teneur en acides hydroxycinnamiques (HCA) associés aux parois, ainsi que celle en chlorophylle a et en violaxanthine en réponse au froid, indiquant une tolérance au froid accrue. Deux autres lignées sœurs ont été caractérisées. Les plantes CS présentent une croissance réduite en réponse au froid. Les plantes CT ont une meilleure activité photosynthétique et une meilleure redistribution des photoassimilats. Aucune corrélation entre la teneur en sucres pariétaux et en nucléotides sucres, issus des photoassimilats, n'apparait pour les CS et CT. En revanche l'accumulation de nucléotides oses tels que l’UDP-Glc, le GDP-Man et l’ADP-Glc observée chez CS, pourrait être un signal de la mort cellulaire programmée
Chilling may affect maize during early seedling growth by altering physiological process including photosynthesis and cell wall properties, leading to a biomass reduction. In our study, we investigated the photosynthetic variations and cell wall modifications in maize in response to a long chilling exposure. For this purpose, maize lines contrasted for these traits were selected and characterized using physiological, biochemical and transcriptomic approaches. A lignin deficient maize natural mutant F2bm3 developed a strategy to enhance its tolerance to chilling by increasing chlorophylle a, violaxanthine, cell wall bound hydroxycinnamic acids (HCA). HCA could reinforce the cell wall structure but also function as photoprotector. Two other lines CT and CS were investigated. Under chilling exposure, CS displayed a strong reduction in growth compared to CT. Chilling tolerance in CT was associated with higher chlorophyll content and a greater carbon partitioning. Like the first pair, we observed non-significant changes in cell wall composition in both lines and there was no correlation between the cell wall sugars and the nucleotides sugars contents. A strong accumulation of ADP-Glc, GDP-Man and a high content of UDP-Glc observed in CS, could be putative signaling molecules of programmed cell death

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Roeder, Vincent. „Recherche et étude de marqueurs moléculaires de la réponse au stress chez l'algue brune Laminaria digitata“. Rennes 1, 2006. http://hal.upmc.fr/tel-01115470.

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Afin d'identifier des marqueurs moléculaires de la réponse au stress et des gènes impliqués dans la synthèse de la paroi cellulaire chez l'algue brune Laminaria digitata, 1985 EST issus de protoplastes (cellules isolées et stressées) ont été générées. Un quart de ces EST mannuronane-C5-épimérases (ManC5), seraient impliquées dans la synthèse de la paroi. La production de protoplastes entraînant la libération d'oligoguluronates et mimant ainsi l'attaque par un pathogène, la technique d'hybridation soustractive sur des sporophytes élicités a permis d'identifier des gènes plus spécifiques au stress (heat shock proteins, glutathion S-transférases) ou à la défense (thiorédoxine péroxydases, 6-phosphogluconate déshydrogénase, glucose 6-phosphate déshydrogénase). De plus, nous avons mesuré des variations d'expression pour quatre ManC5 par PCR quantitative chez les protoplastes et des sporophytes élicités.

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Sentenac, Hervé. „Relation structure-fonction dans la racine : effets du squelette pariétal sur les transports membranaires“. Montpellier 2, 1988. http://www.theses.fr/1988MON20210.

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Sahyoun, Wafaa. „Maîtrise de l'aptitude de matériaux agro-alimentaires aux procédés de séchage : étude de l'adéquation entre les états structuraux, biochimiques, physiques et comportementaux sur les processus de déshydratation“. Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD900.

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La structure naturelle des végétaux ne favorise pas les processus de transfert de l'eau au sein des végétaux ; elle devra être modifiée en vue d'améliorer les cinétiques de séchage et de réhydratation. Ce travail vise la détermination, la quantification et l'étude des modifications induites au sein d'un végétal (la carotte) suite à plusieurs prétraitements : blanchiment, congélation, DIC et enzymatique. Une approche pluridimensionnelle à ainsi été réalisée. Elle a concernée l'analyse de la structure de la composition biochimique et de la caractérisation physique, ainsi que de leur évolution. L'étude de l'impact de ces prétraitements aux plans comportementaux de séchage et de réhydratation a permis d'établir des corrélations entre les différentes approches réalisées mais surtout de mieux aborder les applications industrielles possibles. L'étude a montrée l'impact positif qu'induisent tous les prétraitements considérés au niveau de la réduction du temps de séchage. Dans tous les cas considérés mis à l'exception du prétraitement enzymatique, a été mise en évidence une étroite corrélation entre la réduction du temps de séchage, l'amélioration de la capacité de réhydratation et la diminution de la masse volumique du produit. D'autre part, l'évolution de l'activité de l'eau suite aux différents prétraitements ne permet d'expliquer l'évolution du temps de séchage. Il a systématiquement été constaté l'impact positif des divers prétraitements dans la préservation des lipides et provitamines A. L'ensemble de l'étude microscopique a permis de mettre en évidence l'énorme impact de la modification de la structure sur celle des propriétés comportementales des produits. L'application industrielle consiste à définir un procédé couplant le séchage sous vide à une opération de prétraitement. L'étude fondamentale ainsi réalisée permet de retenir la congélation ou la DIC
The natural structure of vegetables does not promote water transfer within raw products; this structure should be altered in order to enhance both drying and rehydration processes. This thesis aims at the determination, the quantifying, and the study of the modifications induced within the vegetable product (e. G. Carrot) following several pre-treatments: blanching, freezing, DIC and enzymic. Multidimensional approach has thus been performed; it has mainly been concerned with the structural analysis, the biochemical composition, and the physical characterisation, as well as their evolution. The study of the impact of these pre-treatments on drying and rehydration processes will not only permit to establish corrélations between the different approaches undertaken, but will more importantly better approach possible industrial applications. The study has revealed a positive impact induced by all pre-treatments considered on the drying time réduction. In all considered cases, with the exception of enzymic pre-treatment, a close correlation between drying time reduction, rehydration capacity enhancement, and the lowering of the product's density, has been observed. Furthermore, the evolution of water activity following the different pre-treatments, does not permit to explain the evolution of drying time. A positive impact of the different pre-treatments has systematically been observed in the preservation of lipids and provitamin A. All of the microscopie study has allowed to ascertain the huge impact of the modification of the structure on the behavioural properties of the products. The industrial application consists on the definition of a new process coupling the vacuum drying with a pre-treatment operation. The fundamental study thus realised allowed to choose freezing or DIC

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Nolin, Frédérique. „Hétérogénéité et spécificité de la lignification chez le lin (Linum usitatissimum L) : études microscopiques et biochimiques de la polymérisation des lignines“. Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10041/document.

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Le lin est une angiosperme annuelle dicotylédone connue pour ses fibres cellulosiques longues aux propriétés remarquables. Ces fibres se distinguent des cellules du bois par leur faible teneur en lignine et la distribution de ce polymère au sein des couches pariétales formant la fibre. Afin de mieux comprendre les facteurs contrôlant le taux de lignine dans les différents tissus de lin, nous avons entrepris une étude détaillée de la lignification au moyen d?approches microscopiques et biochimiques. Dans un premier temps, nos travaux ont souligné des similarités (lignine gaïacyle, liaisons condensées, détection du motif dibenzodioxocine et de la coniférine) entre la lignine de lin et celle des conifères. Une approche biochimique a montré que l?activité oxydasique majeure dépendrait des peroxydases. La partielle purification et des caractérisations initiales (électrophorèses natives, IEF, affinité de substrat) des peroxydases pariétales ont mis en évidence des différences importantes entre les isoformes du xylème, et celles des tissus externes (riches en fibres) de la tige. L?utilisation du chlorure de cérium a permis de préciser la distribution subcellulaire de l?H2O2 (catalyseur de polymérisation) dans la tige du lin au stade floraison. Dans les fibres longues, l?H2O2 n?a pu être détecté que dans la région médiane de la tige. En revanche l?H2O2 était présente dans toutes les cellules du xylème examinées. Des observations en ESEM et en microscopie confocale suggèrent que les fibres longues de lin forment un réseau dense qui limite la pénétration de protéines. L?ensemble de ces résultats souligne les différences entre le xylème et fibres longues pouvant expliquer en partie la faible lignification des fibres externes
The angiosperm flax is an annual dicotyledon grown for its cellulose-rich bast fibres that show interesting properties. These fibres are characterized by a low lignin level in the different layers of the fibre cell wall that distinguishes them from xylem cells. In order to obtain a better understanding of the factors controlling lignin levels in different flax stem tissues we have undertaken a detailed study of lignification using microscopic and biochemical approaches. Initial results underlined similarities (guaiacyl lignin, condensed bonds, presence of dibenzodioxocine and coniferin) between flax lignin and that of conifers. A biochemical approach showed that the major oxidase activity was provided by peroxidases. Partial purification and initial characterization (native electrophoresis, IEF, substrate affinities) of cell wall peroxidases indicated important differences between the isoforms present in xylem and outer (fibre-rich) stem tissues. The use of cesium chloride allowed us to determine the cellular locations of H2O2 (polymerisation catalyst) in flax stems at the flowering stage. In bast fibres, H2O2 was only detected in the median region of the stem. In contrast H2O2 was observed in all xylem cells examined. Observation by ESEM and confocal microscopy suggested that the cell walls of flax bast fibres form a dense network that limits protein penetration. Altogether, these results highlight a number of differences between flax xylem and bast fibres that could partially explain the low lignification of the external bast fibres

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Aboughe, Angone Sophie. „Polysaccharides pariétaux de trois plantes africaines : caractérisation structurale et activité biologique“. Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES065.

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La paroi de la cellule végétale est une structure complexe et dynamique. Elle est principalement composée de polysaccharides (cellulose, pectines et hémicelluloses) et de glycoprotéines comme les arabinogalactanes-protéines. Les polysaccharides sont des macromolécules composées exclusivement d'oses. Ils assurent d'importantes fonctions in Planta comme la régulation de la croissance et la morphogenèse cellulaire ou la défense contre les stress biotiques et abiotiques. De plus, il est largement décrit que les polysaccharides pariétaux des plantes sont dotés de propriétés pharmacodynamiques, permettant leur valorisation dans le domaine de la santé. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la caractérisation structurale des polysaccharides pectiques et hémicellulosiques des feuilles de Fleurya aestuans et de Phragmenthera capitata, deux plantes gabonaises utilisées en médecine traditionnelle, et des fruits d’Argania spinosa, une plante endémique du sud du Maroc, utilisée pour son huile et ses nombreuses propriétés médicinales. Nous avons également testé l'activité immunostimulante (e. G. Prolifération des cellules lymphocytes B humaines) des différentes fractions polysaccharidiques caractérisées. Nos résultats montrent que la quantité et la qualité des polysaccharides hémicellulosiques et des rhamnogalacturonanes (RG) sont différentes entre ces trois plantes. En particulier, l'analyse du xyloglucane (XyG) montre que chez Fleurya aestuans ce polymère présente deux types de polysaccharides : un XyG de type XXXG dans lequel les chaînes latérales sont substituées par des résidus xylose, galactose et fucose ; et un XyG de type XXGG dont les chaînes latérales contiennent des résidus galactose terminaux. Chez Argania spinosa le XyG est également riche en galactose. L'analyse des RG suggère que la chaîne principale du RG-I est plus longue chez Fleurya aestuans par rapport aux deux autres espèces. Ce polysaccharide semble également être hautement substitué par des chaînes latérales d'arabinogalactanes chez Phragmenthera capitata et Argania spinosa. Par ailleurs, les tests d’immunostimulation montrent que les deux fractions hémicellulosiques solubles et insolubles issues de la paroi des feuilles de Fleurya aestuans ont une activité sur la prolifération des cellules lymphocytes B humaines. Par contre la fraction pectique issue de cette plante et les fractions polysaccharidiques issues des deux autres plantes (Phragmenthera capitata et Argania spinosa) n'ont montré aucune activité
Plant Cell walls consist of cellulose microfibrils embedded in a matrix of polysaccharides (pectins and hemicelluloses) and glycoproteins. Cell walls constrain the final sizes and shapes of plant cells, and therefore control growth and development of plants. They are also known to represent a valuable source of biological active glycomolecules. In the present study, we have investigated the structure of various cell wall polysaccharides isolated from i) the leaves of two Gabonese plants used in traditional medicine, Phragmentera capitata and Fleurya aestuans and ii) fruit pulps of Aragania spinosa, an endemic tree to the south of Morocco. In addition, we have assessed the immunostimulatory activity of the characterized polysaccharides on human B lymphocytes in vitro. Our data indicate the presence of both pectin and hemicellulosic polysaccharides in the cell walls of all plants. Structural analysis of hemicellulosic polysaccharides revealed that while only the XXXG-type was found in P. Capitata, both XXXG and XXGG types were detected in F. Aestuans. No arabinosylated subunits were found in any of the xyloglucan isolated from both Gabonese plant species. In addition, xylan structure with non methylated-α-D-glucuronic acid on side chains was only detected in F. Aestuans leaf cell walls. The data also show that the major oligosaccharide subunits of xyloglucan of Aragania spinosa fruit pulps are XXGG, XXXG, XXLG and XLLG demonstrating that the major neutral hemicellulosic polysaccharide is a galacto-xyloglucan. Structural analysis of rhamnogalacturonan-I (RG-I) and rhamnogalacturonan-II (RG-II) shows that unlike RG-II, RG-I is qualitatively different between F. Aestuans and P. Capitata leaves. RG-I is abundant in Argania spinosa cell walls and contains high amounts of Ara and Gal, indicative of an important branching of this polysaccharide. Finally, as for immunostimulatory activity, we found that among all the fractions tested ; only the soluble and insoluble hemicellulosic extracts from F. Aestuans leaves were able to induce the proliferation of human B lymphocytes

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Andeme-Onzighi, Christine. „Implication des parois dans la morphogénèse et la différenciation cellulaire chez Arabidopsis thaliana et Linum usitatissimum“. Rouen, 2003. http://www.theses.fr/2003ROUES034.

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Cette thèse présente une étude microscopique de l'implication des parois dans la morphogénèse et la différenciation cellulaire chez deux modèles végétaux : Arabidopsis thaliana et le lin, Linum usitatissimum. Le premier objectif de ce travail a été d'étudier le rôle de la paroi dans le contrôle de la morphogénèse cellulaire. Nous nous sommes intéressés à un mutant d'Arabidopsis thaliana, nommé reb1-1 (root epidermal bulger 1-1). Le mutant reb1-1 présente une altération morphologique dans la racine primaire, caractérisée par une diminution de l'élongation racinaire et une surexpansion radiale (i. E. Un fort gonflement) de certaines cellules rhizodermiques. L'architecture pariétale des cellules de la racine a été examinée sur des coupes sériées analysées en microscopie optique et électronique couplée à l'immunocytochimie. Nous avons ainsi montré que (i) ce gonflement est initié dans la zone d'élongation de la racine et est spécifique aux cellules trichoblastes, (ii) ces cellules présentent une déficience en AGPs pariétales et/ou de la membrane plasmique, (iii) la paroi externe de ces cellules révèle une activité anormale au test PATAg, et (iv) les microtubules corticaux (MTs) révélés par la GFP dans la lignée rb1-1 exprimant le gène chimérique GFP::MBD (de la MAP4), sont désorganisés ou absents dans ces mêmes trichoblastes. L'ensemble de nos résultats indique que la cause principale de la mutation reb1-1 est un défaut de synthèse et/ou de sécrétion de certaines AGPs dans ces cellules. Ces protéoglycanes sont ainsi impliquées dans le contrôle de la croissance des cellules trichoblastes d'Arabidopsis. Elles conditionnent également la stabilisation et l'orientation des MTs. Nous avons ainsi avancé l'hypothèse d'une interrelation entre les AGPs et les MTs essentielle au contrôle de la morphogénèse cellulaire chez Arabidopsis. Le second objectif a consisté à déterminer la nature, la distribution et l'organisation spatio-temporelle des polymères incrustant les microfibrilles de cellulose lors de la mise en place des parois secondaires des fibres cellulosiques de lin. Les résultats de cette étude ont montré que les homogalacturonanes (HGs) sont exclusivement localisés dans les lamelles moyennes et les jonctions tricellulaires de fibres matures, indiquant ainsi leur rôle de ciment intercellulaire et de maintien des fibres en faisceaux. Les rhamnogalacturonanes-1 (RG-1) portant les épitopes ß-(1à4)galactanes, ß-(1à3,6)-galactanes et a-(1à5)-arabinanes, sont abondamment et uniformément distribués dans toute la paroi secondaire des fibres matures. Par contre, dans les fibres jeunes, les épitopes galactanes ont une distribution spatio-temporelle dans la zone pariétale proche de la membrane plasmique. De plus, la distribution des épitopes arabinanes et des RG-1 dé-esterifiés est régulée au cours de la différenciation de la fibre. Les pectines rhamnogalacturonanes-II (Rg-II), identifiées pour la première fois dans le lin, sont distribuées de façon homogène dans les parois secondaires des fibres jeunes. Nous avons également mis en évidence la présence des épitopes ß-glucuronosyles et ß-(1à6)-galactotétraosyles associés aux AGPs, dans les parois secondaires des fibres jeunes en cours de différenciation. Ces travaux constituent un atout majeur de la caractérisation des fibres de lin. Ils ont permis de montrer que les fibres cellulosiques de lin sont composées de polysaccharides non-cellulosiques pectiques et de protéines AGPs, qui incrustent et/ou enrobent les microfibrilles de cellulose dans les parois secondaires. Ces polymères, avec la cellulose, contribuent fort probablement à la solidification de la structure compacte et donc aux propriétés mécaniques des fibres. Cette caractérisation microscopique, coordonnée avec les données biochimiques, a permis de proposer pour la première fois un modèle partiel de la structure de la paroi secondaire des fibres de lin.

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Leschevin, Maïté. „Implication de la paroi végétale et plus particulièrement des enzymes de modification des pectines dans la tolérance au stress salin chez Arabidopsis“. Thesis, Amiens, 2021. http://www.theses.fr/2021AMIE0027.

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La salinisation des sols est une situation préoccupante rencontrée dans plusieurs régions du monde où la pression sur l'eau devient de plus en plus forte, notamment en raison des changements climatiques et de la nécessité d'augmenter le rendement des cultures face à une population mondiale croissante. La présence d'un excès de sels dans le sol affecte les mécanismes physiologiques de la plante réduisant ainsi la production végétale. Une meilleure connaissance des mécanismes de défense des plantes en réponse au stress salin s'avère indispensable pour fournir des stratégies efficaces dans l'amélioration des cultures. La paroi végétale, première barrière physique entre le compartiment cellulaire végétal et l'environnement, a un rôle essentiel dans les mécanismes de croissance et de différentiation cellulaire et aussi en réponse à différents stress, dont le stress salin. La paroi végétale est une structure complexe et dynamique constituée principalement de polysaccharides (cellulose, hémicelluloses et pectines). Les pectines peuvent être méthylestérifiées et acétylées, les degrés de méthylestérification (DM) et d'acétylation (DA) sont contrôlés in muro par des enzymes spécifiques, les pectine méthylestérases (PME, EC 3.1.1.11) et acétylestérases (PAE, EC 3.1.1.6). Quelques données de la littérature montrent l'implication des pectines et du degré de méthylestérification de ces dernières, dans la tolérance au stress salin. Ces travaux avaient pour objectif d'incrémenter les données parcellaires actuelles sur le rôle de la paroi en réponse au stress salin. Trois stratégies d'étude distinctes ont été mises en place en choisissant comme modèle d'étude la plante glycophyte Arabidopsis thaliana. D'une part, la variabilité naturelle entre deux écotypes communs d'Arabidopsis thaliana (Wassilewskija, Ws et Columbia, Col-0) en réponse au stress salin a été caractérisée par une approche intégrative établissant une corrélation entre les résultats obtenus via des analyses physiologiques, biochimiques, métabolomiques et protéomiques. Les résultats ont montré une meilleure tolérance du stress salin associée au fond génétique Ws, avec un stade de développement plus avancé, une meilleure détoxification des espèces réactives à l'oxygène et une paroi plus riche en hémicelluloses et lignines. D'autre part, une approche de génétique inverse a été développée afin de déterminer les rôles fonctionnels des enzymes de modification des pectines AtPME3 et AtPAE7 dans la réponse au stress salin. Les résultats ont mis en évidence une perturbation du remodelage de la paroi par le stress salin. En effet, le stress salin induit une modulation des activités des enzymes de modification des pectines associée à une altération du patron de méthylestérification des pectines mais également à une réduction plus importante des homogalacturonanes et une augmentation des arabinanes par rapport aux plantes témoins. Enfin, une approche plus informative associant le métabolisme pariétal, la voie de détoxification des ions sodium, et l'impact des ions calcium sur la paroi a été menée afin de caractériser le remodelage pariétal induit par le stress salin chez le mutant hypersensible Atsos1 dont le gène SOS1 code un antiport Na+/H+ responsable de l'exclusion du Na+ à l'extérieur de la cellule. Les résultats préliminaires montrent une activité PME et PAE plus faibles que chez les plantes témoins en réponse au stress salin. Cela s'accompagne d'une réduction des acides galacturoniques et des résidus mannose. Ces résultats montrent que le remodelage des pectines et le mannose, semblent jouer un rôle prépondérant dans la tolérance au stress salin. L'ensemble des données confirme le rôle essentiel de la paroi et l'implication du calcium dans la tolérance au stress salin chez ce mutant
Soil salinization is a alarming situation encountered in several regions of the world where the pressure on water is becoming increasingly strong, especially due to climate change and the need to increase crop yields to face a global growing population. Excess of salt in soil affects plant physiological mechanism thus reducing plant production. A better knowledge of plant defense mechanism in response to salt stress is crucial to provide efficient strategies in crop yield. The plant cell wall is the first physical barrier between the plant cell compartment and the environment and plays an essential role in cell growth and development but also in response to various stresses, including salt stress. The cell wall is a highly complex and dynamic structure, mainly composed of polysaccharides (cellulose, hemicelluloses and pectins). Pectins can be methylesterified and acetylated, and their degree of methylesterification (DM) and acetylation (DA) can be modulated in muro by specific enzymes, pectin methylesterases (PMEs, EC 3.1.1.11) and acetylesterases (PAEs, EC 3.1. 1.6). Some parcelar data from the literature showed the role of pectins and their degree of methylesterification in tolerance to salt stress. The aim of this work was to provide new insights on the role of the cell wall in response to salt stress in the glycophyte Arabidopsis thaliana. Three distinct strategies were developed. Firstly, the natural variation between two common accessions of Arabidopsis thaliana (Wassilewskija, Ws and Columbia, Col-0) in response to salt stress has been characterized using an integrative approach establishing a correlation between physiological, biochemical, metabolomics and proteomics analyses. The results showed a better tolerance to salt stress associated with the genetic background Ws with an older developmental stage, a more efficient detoxification of reactive oxygen species and a higher content of xylan, mannan and lignin within the wall. Secondly, a reverse genetics approach has been developed to determine the contribution of two pectin remodeling enzymes, AtPME3 and AtPAE7 in salt tolerance. The results showed changes in the cell wall sugar composition as a reduction in homogalacturonan and an increase in arabinan in both atpme3 and atpae7 mutants after a long exposure to salt. Additionaly, salt stress induces a modulation of the PRE activities with an alteration of the pectin methylesterification pattern indicating a role of PME and PAE in cell wall integrity under salinity. Finally, a more informative approach combining cell wall metabolism, pectin remodeling enzymes, sodium ion detoxification pathway, and impact of calcium ions on cell wall integrity was carried out to characterize the role of the cell wall in the sodium hypersensitive mutant Atsos1. The SOS1 gene encodes a Na+/H+ antiporter which is involved in Na + exclusion. Preliminary results revealed that PME and PAE activities remained unchanged in atsos1 unlike the wild-type where the activites increased. That was associated with a reduction in pectin and mannan in atsos1, which was recovered by Ca2+ supply. All these data suggest the key role of atsos1 to maintain cell wall integrity under salt stress

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Dissertationen zum Thema „Paroi cellulaire végétale – Imagerie“

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