Academic literature on the topic 'Stress photo-Oxydatif'

Dans les conditions naturelles, les plantes sont soumises à des conditions environnementales très variées qui peuvent conduire à un excès d'énergie dans les chloroplastes, résultant en une production d'espèces réactives de l'oxygène (ERA). Pour faire face à ces ERA, les plantes ont développé différents mécanismes de protection, comme des alkénal réductases, des peroxyrédoxines et des lipocalines. Le travail présenté dans cette thèse a pour but de caractériser et de déterminer leur importance dans la protection des contre les stress oxydants. Une analyse préliminaire de mutants d'Arabidopsis a mis en évidence le rôle important des peroxyrédoxines à 2 cystéines et des lipocalines dans la tolérance au stress photooxydant. Cette thèse s'est surtout concentrée sur les lipocalines. Deux lipocalines ont été récemment identifiées chez les plantes, TIL (lipocaline thermoinduite) et CHL (chloroplastique), toutes les deux induites par des conditions de stress. Chez Arabidopsis, chaque lipocaline semble être spécialisée dans la réponse à des conditions différentes: chaleur (AtTIL) et fortes lumières (AtCHL). Le double mutant AtCHL KO × AtTIL KO est plus sensible à la chaleur et la forte lumière que les simples mutants. La mutation de AtCHL a augmenté fortement la photosensibilité de mutants (vte1, npq1) affectés dans des mécanismes de protection des lipides (tocopherols, zéaxanthine), confirmant ainsi le rôle des lipocalines dans la protection contre la peroxydation lipidique. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que les lipocalines AtTIL and AtCHL ont des fonctions redondantes dans la protection des lipides qui sont essentielles à la résistance des plantes au stress
Under field conditions, plants are exposed to various environmental conditions that can lead to an excess of energy in the chloroplasts, resulting in the production of toxic reactive oxygen species (ROS). To cope with the harmful effects of ROS, plants have developed various protection mechanisms, such as alkenal-reductases, peroxiredoxins and lipocalins. The work performed in this thesis aimed at understanding their importance in the protection against lipid peroxidation. A first screening of Arabidopsis mutants lacking one of those mechanisms brought into light that 2-Cys PRX and lipocalins are important for the tolerance against photooxidative stress. This thesis is focused mainly on lipocalins, a group of proteins recognized as carriers of small lipophilic molecules. However, two true lipocalins have been recently identified in plants, the temperature-induced lipocalin (TIL) and the chloroplastic lipocalin (CHL), their expression beeing induced by various abiotic stresses. Each lipocalin appeared to be specialized in the responses to specific stress conditions in Arabidopsis, with AtTIL and AtCHL playing a protective role against heat and high light, respectively. The double mutant AtCHL KO × AtTIL KO deficient in both lipocalins was more sensitive to temperature, drought and light stresses than the single mutants. Seeds of the AtCHL KO × AtTIL KO double mutant were very sensitive to natural and artificial aging, and again this phenomenon was associated with the oxidation of polyunsaturated lipids. The results obtained in this thesis show that AtTIL and AtCHL have overlapping functions in lipid protection which are essential for stress resistance and survival

Les milieux arctiques sont menacés par le réchauffement global. La perspective d’une disparition totale de la banquise d’ici 2050 pose d’importantes questions quant au devenir de ces écosystèmes. Premiers maillons de la chaîne alimentaire, les algues de glace jouent un rôle capital dans le fonctionnement de ces milieux. De par leur chute rapide et la faible activité des bactéries dans ces eaux, les algues de glace contribuent à l’export du carbone vers les sédiments. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’impact de l’état physiologique des bactéries associées aux algues de glace et des différents stress subits par ces dernières sur le devenir du matériel algal. Si nos résultats ont démontré l’importance des stress halin, chimique et photochimique sur le mauvais état physiologique des bactéries associées aux algues de glace, les interactions trophiques au sein de la glace restent complexes et l’impact du réchauffement global sur ces dernières reste à investiguer
Arctic environments are highly endangered by global warming. The view of ice-free waters by 2050 raises important questions about the future of these ecosystems. Ice algae are the roots of the Arctic food chain and play a crucial role in the functioning of these environments. Because of their rapid fall and the low biodegradation activity of bacteria in these waters, ice algae contribute to the export of CO2 to the sediments. This study focuses on the effects of the physiological state of the bacteria associated with ice algae and the different stresses they undergo on the fate of the algal material. If our results showed the importance of haline, chemical and photochemical stresses on the poor physiological state of bacteria associated with ice algae, trophic interactions within the ice remain complex and the impact of global warming on them still needs to be investigated

Le Douglas, première essence de reboisement en région Auvergne-Rhône-Alpes et seconde au niveau nationale, est d'intérêt économique majeur en France avec 13 millions de plants produits par an. Un phénomène de rougissement - observé 1/3 hivers en France - affecte les jeunes Douglas (< 15 ans), pouvant atteindre jusqu'à 80% de la plantation. Un arbre rougissant n'a pas d'avenir sylvicole et meurt généralement dans l'année suivant le rougissement. Les objectifs de ma thèse ont été de donner une meilleure compréhension du rougissement hivernal à travers l'identification des paramètres climatiques déclenchant le rougissement mais surtout des mécanismes physiologiques induisant le rougissement de l'aiguille.Afin d'identifier l'aléa climatique critique, une synthèse approfondie basée sur la littérature, ainsi qu'une analyse bioclimatique ont été menées. La synthèse de littérature a permis d'identifier certaines conditions climatiques caractéristiques des années dites « à rougissement » à savoir des périodes anticycloniques en sortie d'hiver et/ou la succession de périodes froides et chaudes. La synthèse comme l'analyse bioclimatique en commun, ont identifié un cumul de variables climatiques à savoir des températures chaudes en journée, une forte amplitude thermique journalière, des vitesses de vent au moins modérées et une humidité de l'air relative. Les cycles gel-dégel avec des températures nocturnes froides ne ressortaient pas de l'analyse climatique alors qu'ils étaient mentionnés dans la littérature.Afin de comprendre comment un Douglas rougit, nous avons d'abord, souligné les lacunes de connaissances sur le rougissement hivernal et proposé des mécanismes potentiels pouvant, seuls ou en interaction, induire ce désordre physiologique à savoir ; 1) une sécheresse hivernale induisant des défaillances hydrauliques, 2) un stress photo-oxydatif et 3) une désacclimatation précoce. En conditions contrôlées, nous avons exposé des jeunes Douglas à une sécheresse hivernale à travers un différentiel thermique entre les racines et le houppier de l'arbre (TSOIL < 5°C ; TMOY_AIR ~ 14°C). Une partie d'entre eux a été exposée à des intensités lumineuses susceptibles d'induire un stress photo-oxydatif (> 1800 PPFD). Les températures froides du sol ont induit un stress hydrique modéré en limitant l'absorption d'eau racinaire alors que les températures chaudes de l'air ont favorisé les pertes hydriques au niveau des aiguilles. Cependant, le Douglas a pu s'acclimater à ce nouvel environnement en reprenant même leur croissance. L'exposition à une intensité lumineuse élevée n'a pas généré de dommages irréversibles sur le PSII, ni de stress photo oxydatif. Aucun rougissement du Douglas n'a pas été observé - invalidant l'hypothèse 2 mais partiellement la 1, le houppier n'ayant été exposé à aucune contrainte gélive. In natura, nous avons mesuré en continu de décembre 2020 à juin 2023 les variations de diamètre de jeunes douglas couplées avec les températures/hygrométrie de quatre parcelles dans le Massif Central. Les gels printaniers d'avril 2021 sur des Douglas désacclimatés n'ont pas été suivi de rougissement de l'aiguille ni de dommages cambiaux, ce qui n'a pas permis de valider l'hypothèse 3. Néanmoins, la comparaison d'un hiver sans rougissement (2021) avec un hiver à rougissement (2022) a permis de souligner une forte contrainte hydrique générée depuis l'apex, en lien avec une période anticyclonique en janvier 2022. La défaillance hydraulique serait favorisée par une transpiration quotidienne à laquelle s'ajoutent des cycles gel-dégel qui amplifient la contrainte hydrique et créent des défaillances hydrauliques dans le houppier, pouvant expliquer le dessèchement et le rougissement de l'aiguille. Ainsi, nous retiendrons l'hypothèse 1, qu'il faudrait tester en conditions contrôlées
The Douglas fir is the first reforestation species in the Auvergne-Rhône-Alpes region and the second in France as a whole, and is of considerable economic importance in France, where 13 million trees are produced each year. Winter reddening affects young Douglas-fir (< 15 years old), affecting up to 80% of the plantation. A reddening tree has no silvicultural future and typically dies within a year after reddening. The objectives of my PhD thesis were to have a better understanding of winter reddening by identifying the climatic parameters that trigger reddening and, more importantly, the physiological mechanism(s) that cause needle reddening.A thorough literature review and bioclimatic analysis were undertaken to identify critical climatic factors. The literature synthesis identified certain climatic conditions characteristic of 'reddening' years, including anticyclonic periods after winter and/or alternating cold and warm periods. Both the literature synthesis and the bioclimatic analysis identified a combination of climatic variables: warm daily temperatures, high daily temperature amplitude, at least moderate wind speeds and relative humidity. However, the freeze-thaw cycles with cold night temperatures did not emerge from the climate analysis, although they are mentioned in the literature.In order to understand how Douglas fir reddens, we first identified gaps in our knowledge of winter reddening and proposed potential mechanisms, either single or interacting, that cause this physiological disorder: 1) winter drought leading to hydraulic failure, 2) photo-oxidative stress, and 3) premature deacclimation. Under controlled conditions, young Douglas fir trees were exposed to winter drought through a temperature differential between roots and canopy (TSOIL < 5°C; TMOY_AIR ~ 14°C). Some of these trees were exposed to light intensities that could induce photooxydative stress (> 1800 PPFD). Cold soil temperatures induced moderate water stress by limiting root water uptake, while warm air temperatures caused water loss at the needle level. However, Douglas fir was able to acclimate to this new environment and even resumed growth. Exposure to high light intensity did not cause irreversible damage to PSII or photooxydative stress. No reddening of the Douglas fir was observed, thus refuting hypothesis 2, but partially supporting hypothesis 1, as the canopy was not exposed to freezing stress. In the field, continuous measurements of young Douglas fir diameter variation were coupled with temperature/humidity measurements from four plots in the Massif Central from December 2020 to June 2023. Spring frosts in April 2021 on deacclimated Douglas fir did not result in needle reddening or cambial damages, thus failing to validate hypothesis 3. Nevertheless, comparison of a asymptomatic winter (2021) with a asymptomatic winter i.e. with winter reddening (2022) revealed significant hydraulic stress generated from the apex, associated with an anticyclone period in January 2022. Hydraulic failure could be exacerbated by daily transpiration, combined with freeze-thaw cycles that increase hydraulic stress, leading to canopy hydraulic failure that could explain needle desiccation and reddening. We therefore favour hypothesis 1, which should be tested under controlled conditions

Les UV A et B participent au photovieillissement cutané en produisant un stress oxydant. Pour lutter contre ce stress, les kératinocytes et les fibroblastes cutanés possèdent un système de défenses antioxydantes. - La comparaison des capacités antioxydantes basales des fibroblastes de sujets jeunes et de sujets adultes fait apparaître des différences significatives : l'activité superoxyde dismutase est supérieure chez les fibroblastes de sujets jeunes et l'activité catalase y est inférieure. Les fibroblastes issus de sujets adultes sont les plus sensibles aux UVB. Les UV A provoquent une augmentation de la peroxydation lipidique au sein des fibroblastes concomitante à une activité superoxyde dismutase accrue. Chez les kératinocytes, les UV A engendrent une diminution de l'activité catalase. Des différences entre les systèmes de défenses antioxydantes des fibroblastes et des kératinocytes apparaissent après une irradiation UV A. Les kératinocytes se montrent alors plus résistants aux UV A
UV A and B take part in photoaging by producing an oxidative stress, and the cutaneous keratinocytes and fibroblasts present antioxidant defence system. The basal antioxidant capacities of fibroblasts from young and adult donors show significant differences : superoxide dismutase activity is higher in fibroblasts from young donors and catalase activity is lower there. The fibroblasts resulting from adult donors are most sensitive to the UVB. The UV A cause an increase in lipid peroxidation in fibroblasts concomitant to an increase in superoxide dismutase activity. On keratinocytes, the UV A generate a reduced catalase activity. Differences between antioxidant defence systems in fibroblasts and keratinocytes appear after an UV A irradiation. Then, keratinocytes appear more resistant to the UV A

Grâce à leur puissante photosynthèse, les cyanobactéries utilisent l’énergie solaire, le CO₂ atmosphérique et l’eau (même polluée) pour proliférer (elles colonisent la planète depuis 2 à 3 milliard d'années) et produire une grande partie de la biomasse et de l'oxygène (O₂) nécessaire à la chaîne alimentaire. Elles peuvent aussi être modifiées pour la production de composés d’intérêt (biocarburants, bioplastiques biodégradable, molécules anti-oxydantes…). Cependant, les cyanobactéries sont continuellement confrontées aux stress (brutales variations de lumière et de température, carence ou excès de métaux et minéraux…). Ainsi, l'analyse des réponses aux stress (notamment photo-oxydant généré par la photosynthèse) a donc un double objectif : (i) le premier, fondamental, vise à améliorer nos connaissances sur ces processus encore mal connus et (ii) le second, appliqué, vise à accroitre la tolérance des cyanobactéries aux stress et aux composés que l’on souhaite leur faire produire. Pour répondre à divers stress, les cyanobactéries ont inventé le « système glutathion », qui a été conservé par l'évolution jusqu’à l'homme. Ce système est basé sur le glutathion (GSH), un tripeptide qui peut se conjuguer sur de nombreux toxiques (grâce notamment aux enzymes glutathion-S-transférases (GST)) et sert de réducteurs à d'autres enzymes (glutarédoxines, glutathion peroxydases…). Pour analyser la redondance/sélectivité des GST, qui est mal connue, j'ai utilisé la cyanobactérie modèle Synechocystis PCC 6803 car elle est unicellulaire (pas de différenciation cellulaire et tissulaire), et elle possède un petit génome entièrement séquencé et facilement manipulable (grâce aux outils du laboratoire). Ma thèse décrit l'analyse des six GST de Synechocystis PCC 6803 (leurs orthologues sont présents chez la plante et l'homme) par une approche génétique (délétion/surexpression des gènes gst); physiologique (sensibilité/résistance à divers stress); et biochimique (dosage de molécules oxydantes, de glutathion et d'activité enzymatiques). Ainsi, j’ai démontré pour la première fois: (i) qu'une GST joue un rôle central dans la tolérance aux stress thermique et (ii) qu'une autre GST joue un rôle prépondérant dans la détoxication du méthylglyoxal, un métabolique toxique issus du catabolisme du glucose qui s'accumule dans les cellules diabétiques et dérègle leur fonctionnement. Ces résultats sont discutés au regard des connaissances actuelles sur les GST et leur classification dans le règne du vivant. Ils sont présentés dans trois manuscrits d'articles (un est soumis pour publication, deux sont en cours d'écriture)
Cyanobacteria are environmentally-crucial prokaryotes that perform the (plant-like) oxygen producing photosynthesis, which use solar energy to assimilate a huge amount of CO₂ and minerals to produce a huge amount biomass (and O₂) that sustain a large part of our food chain. Furthermore, cyanobacteria are increasingly studied for a future ecologically-responsible production of high-value chemicals (drugs, perfumes, biodegradable bioplastics, biofuels…). The realization of this important objective requires a better understanding of the cyanobacterial tolerance to stresses. Furthermore, in colonizing most waters and soils of our planet, cyanobacteria are inevitably challenged by environmental stresses triggered by drastic changes of sun light (the overstimulation of photosynthesis generates toxic oxygen reactive species) or availability of minerals nutrient and/or pollutants (heavy metals and pesticides). In response to these stresses cyanobacteria have developed various strategies including the key metabolite glutathione and the glutathione-dependent enzymes glutathione-S-transferases that have been conserved through evolution from (cyano)bacteria to human.During my thesis, I have used a combination of techniques (genetic, biochemistry and cell physiology) to decipher the role of the six GSTs of the model cyanobacterium Synechocystis PCC 6803. Very interestingly, I report that one GST (conserved in human) plays a crucial role in the detoxification of the methylglyoxal a toxic by-product of glucose catabolism that is involved in diabetes and neurological diseases. Another GST operates in the protection against heat (fever in human), cold and lipid peroxidation, while other Synechocystis GST are involved in photosynthesis and CO₂ assimilation. All these results are presented in three articles manuscripts (one already submitted for publication)