Добірка наукової літератури з теми "Plantes aquatiques – Effets du stress"

L’augmentation des projets de restauration écologique et le besoin d’évaluation des options techniques retenues motivent le développement d’indicateurs et d’outils suffisamment performants pour statuer quant à l’efficacité d’une opération de restauration. Le potentiel des méthodes d’analyse du paysage est largement sous-utilisé dans le domaine de la restauration malgré le grand intérêt de ces méthodes. Les analyses paysagères permettent de caractériser les transitions d’un paysage entre deux états et ainsi de mieux comprendre les trajectoires évolutives des écosystèmes. Elles fournissent également un cadre comparatif et multiéchelle des transitions pouvant s’opérer selon les projets de restauration écologique réalisés. Cet article a pour objectif 1) de donner un retour d’expérience quant à l’évolution des habitats à la suite des travaux d’injection sédimentaire sur le Vieux Rhin (Rhin supérieur, France), et 2) de replacer ces résultats dans un cadre comparatif avec les résultats issus de travaux d’érosion maîtrisée. Après les deux injections sédimentaires, des transitions majeures se sont produites au sein des habitats semi-aquatiques et aquatiques de la zone d’étude, mais la durabilité des effets en découlant est discutable. L’action des crues a été identifiée comme un facteur clé dans la résilience post-restauration de ces milieux aux invasions biologiques par des plantes aquatiques. À une échelle plus fine, l’hétérogénéité en mésohabitats n’a pas fortement augmenté comme cela a été le cas suite aux travaux d’érosion maîtrisée. Les états post-restaurations se sont avérés être rapidement similaires à l’état prérestauration, dont l’équilibre dynamique était d’ores et déjà équivalent à celui d’un secteur de référence aux caractéristiques naturelles. Pour conclure, l’approche utilisée permet d’évaluer objectivement les conséquences de travaux de restauration. Une utilisation plus large des méthodes mises en oeuvre permettrait de fournir un cadre facilitant l’aide à la décision dans les projets futurs de restauration écologique.

Le potentiel des plantes connues pour leurs vertus médicinales suscite un grand intérêt dans un contexte mondial de réduction des risques d’antibiorésistance. Dans le cadre de la nutrition animale, l’usage des extraits de plantes se positionne dans une démarche de gestion intégrée de la santé des animaux dans le but de favoriser la construction de leur immunité et de limiter l’apparition des maladies. Le soutien des fonctions immunitaires par l’apport d’extraits de plantes est un moyen de renforcer les capacités d’adaptation des poulets, notamment chez le poussin. Pour mettre en œuvre leur usage, cela nécessite de disposer de méthodologies complémentaires, adaptées et fiables pour s’assurer de la qualité et de la valeur ajoutée fonctionnelle des extraits pour la santé des poulets. Les étapes décrites, indépendantes et complémentaires, ont permis d’élaborer et de valider une méthodologie globale, pertinente et robuste pour sélectionner, caractériser et évaluer la qualité et les effets des extraits de plantes sur l’immunité des poulets en situation d’élevage. Des grilles d’analyse ont été rassemblées en un outil d’aide à la décision (CHECK’MEX). Les extraits de plantes sélectionnés comme la mélisse et le ginseng ont été testés pour évaluer leurs capacités à stimuler l’immunité innée des volailles dans des modèles cellulaires ou des modèles d’inflammation et de stress oxydant développés ex vivo sur cellules de poulet. Les extraits ont ensuite été évalués chez le poulet dans des conditions expérimentales proches du terrain permettant de valider leurs effets et de réaliser une analyse multicritère incluant des indicateurs de santé, de bien-être et de zootechnie. Cette démarche est applicable à tous types d’extraits de plantes et elle peut être adaptée pour d’autres espèces animales ou d’autres effets biologiques.

Une étude quantitative et qualitative du benthos du Ruisseau des Anges (Comté de Montcalm, Québec), un bassin à vocation agricole, réalisée de 1986 à 1988, a permis d'évaluer les effets d'un curage effectué en 1987. L'échantillonnage couvrait les zones d'amont destinées être curés, ainsi que des sites en aval des travaux et des sites témoins. Les cours d'eau y sont enrichis, principalement en azote, et le benthos s'avère dominé par les Oligochètes Tubificidae. Mémo la station-témoin, située dans une zone plus boisée, contient une faune appauvrie, bien que plus diversifiée, dominée par les Diptères Chironomidae, les Mollusques Sphaeriidae, les Coléoptères Elmidae et les Mégaloptères Sialidae, groupes résistants à la pollution. Le curage a éliminé les accumulations de boues organiques, ainsi que les plantes aquatiques qui les retenaient, et favorisé la colonisation du milieu par les Diptères Chironomidae. Cependant, dès l'automne suivant (1988), l'envasement avait repris et les Tubificidae avaient recouvré leur position de dominance, particulièrement dans les stations d'amont, sans toutefois atteindre les densités de 1986. Les bénéfices du curage sur le benthos ont été de faible importance et de courte durée, dans la mesure où l'envasement et la pollution organique maintiennent des conditions de dégradation en absence de mesures efficaces de contrôle de l'érosion. L'utilisation de plusieurs indices biotiques pour décrire l'état des cours d'eau illustre la difficulté de leur application à des cours d'eau de plaine.

Le glyphosate est un herbicide total foliaire systémique dont le principe actif est rarement utilisé seul mais le plus souvent mélangé à des formulants. Afin de faire la lumière sur ses effets toxicologiques sur les écosystèmes aquatiques, un travail de synthèse documentaire nous a permis d’établir sa toxicité sur les poissons, les invertébrés aquatiques et les amphibiens. Ainsi les CL50-96 h (Concentrations létales médianes sur 96 h) sur les poissons varient de 0,03 mg/L (Ictalurus punctatus) à 975 mg/L (Phalloceros caudimaculatus). Les effets chroniques recensés sur les poissons sont, entre autres, l’altération de la mémoire, la réduction de la mobilité, les dommages sur les paramètres hématologiques et plusieurs lésions histopathologiques sur les branchies, le tube digestif, le foie et le rein. Chez les invertébrés, les CL50 varient de 3-100 mg m.a/L (Daphnia magna) à 147 mg m.a/L (Ceriodaphnia dubia) avec, entre autres, comme effets chroniques les perturbations de la reproduction et du développement, les perturbations des fonctions cardiaques et des paramètres du stress oxydatif. Les CL50 varient chez les amphibiens de 78 mg m.a/L (Crinia insignifera) à 138,9 mg m.a/L (Rana clamitans). Au total, les effets toxiques sont induits par de fortes concentrations du polluant et ainsi le glyphosate est considéré par la majorité des auteurs, peu toxique à la faune aquatique. English title: Toxic effects of glyphosate-based herbicides on fish and other aquatic animals: bibliographic approach Glyphosate is a total foliar systemic herbicide, whose active ingredient is rarely used alone but more often mixed with formulants. In order to shed light on its toxicological effects on aquatic ecosystems, documentary synthesis has enabled us to establish its toxicity on fish, aquatic invertebrates and amphibians.Thus, LC50-96 h (Median Lethal Concentrations over 96 h) on fish vary from 0.03 mg / L (Ictalurus punctatus) to 975 mg / L (Phalloceros caudimaculatus). Recurrent chronic effects in fish include impaired memory, reduced mobility, damage to haematological parameters and several histopathological lesions on the gills, digestive tract, liver and kidney. In invertebrates, LC50s vary from 3-100 mg ai / L (Daphnia magna) to 147 mg ai / L (Ceriodaphnia dubia) with, among other chronic effects, disturbances of reproduction and development, disturbances of cardiac functions and parameters of oxidative stress. LC50s vary in amphibians from 78 mg a.i / L (Crinia insignifera) to 138.9 mg a.i / L (Rana clamitans). In conclusion, the toxic effects are induced by high concentrations of the pollutant, consequently, glyphosate is considered by the majority of authors to be of low toxicity to aquatic fauna.

Objectifs : Cette étude a pour objectif de déterminer la forme et la dose de calcium et de potassium les plus efficaces pour atténuer les effets néfastes du stress salin sur la croissance, la nutrition minérale et l’accumulation de la proline et des sucres solubles chez les plantes de basilic africain. Méthodologie et résultats : Les jeunes plantes ont été soumises au traitement témoin sans NaCl ; à 120 mM de NaCl et à une combinaison entre 120 mM de NaCl et un apport de 40 ou 60 mM de CaSO4 ; CaCl2 ; KNO3 ou K2SO4. La croissance des plantes ainsi que les teneurs en sodium, potassium, proline et sucres solubles des feuilles et racines ont été déterminées après deux semaines. Le calcium et le potassium ont atténué les effets négatifs du sel sur la croissance des plantes. Cet effet améliorateur est dû principalement au maintien d’un rapport K/Na élevé dans les feuilles associé à une exclusion des ions sodium des feuilles. Conclusion et applications des résultats : Le CaSO4 a été le composé le plus efficace pour l’atténuation des effets néfastes du NaCl sur la croissance des plantes de basilic africain à 40 mM, suivi par le K2SO4. A 60 mM, c’est le KNO3 qui a été le plus efficace pour l’atténuation des effets néfastes du NaCl sur la croissance des plantes suivi par le CaSO4. Cet effet améliorateur est dû principalement au maintien d’un rapport de sélectivité ionique K+/Na+ élevé associée à une meilleure exclusion du Na+ des feuilles. La proline et les sucres solubles ne semblent pas être impliqués. Le CaSO4 et le KNO3 pourront être conseillés aux producteurs de basilic africain des zones maraîchères du Bénin menacées par la salinité. Cependant une étude approfondie en milieu réel est nécessaire pour déterminer les conditions d'application et les doses de chaque composé à apporter. Mots clés : Tchiayo, NaCl, amélioration de la croissance, exclusion du sodium, rapport de sélectivité ionique. 19277 Loko et al., J. Appl. Biosci. Vol : 184, 2023 Évaluation de l’effet améliorateur du calcium et du potassium sur la croissance, la nutrition minérale et l’accumulation des solutés organiques chez les plantes de basilic africain (Ocimum gratissimum L.) sous stress salin Evaluation of the enhancement effect of exogenous application of calcium and potassium on growth, mineral nutrition and organic solutes accumulation in African basil (Ocimum gratissimum L.) plants under salt stress ABSTRACT Objectives: The objective of this study was to determine the most effective form and dose of calcium and potassium to attenuate the adverse effects of salt stress on growth, mineral nutrition and accumulation of proline and soluble sugars in African basil plants. Methodology and results: Young plants were subjected to the control without NaCl; 120 mM NaCl and a combination between 120 mM NaCl and exogenous application of 40 or 60 mM CaSO4; CaCl2; KNO3 or K2SO4. Plants growth, sodium ion, potassium ion, proline and soluble sugars contents were determined in leaves and roots after two weeks. Results revealed that salt sttess reduced plants growth and that calcium and potassium attenuate the negative effects of NaCl on growth of African basil plants. This ameliorative effect was due mainly to the maintenance of high K/Na ratio in leaves associated to sodium ion exclusion from leaves. Conclusion and applications of results: CaSO4 was the most effective compound in mitigating the adverse effects of NaCl on African basil plant growth at 40 mM, followed by K2SO4. At 60 mM, KNO3 was the most effective in mitigating the adverse effects of NaCl on plant growth followed by CaSO4. This ameliorative effect was primarily due to the maintenance of a high K+/Na+ ion selectivity ratio associated with improved exclusion of Na+ from leaves. Proline and soluble sugars do not appear to be involved. CaSO4 and KNO3 could be recommended to African basil growers in Benin's market gardening areas threatened by salinity. However, an in-depth study in real environment is necessary to determine the conditions of application and the doses of each compound to be applied. Keywords: Tchiayo, NaCl, growth improvement, sodium exclusion, ionic selectivity ratio.

Objectifs : Le stress salin constitue un des stress environnementaux majeurs qui agit négativement sur la croissance des plantes. L’effet positif d’une application exogène de calcium et de potassium a été déterminé sur la croissance des plants de tomate soumis à la salinité. Méthodologie et résultats : Les plants de trois cultivars de tomate ont été exposés à six traitements comprenant le témoin sans NaCl ; 120 mM de NaCl et une combinaison entre 120 mM de NaCl et un apport de 40 mM de CaSO4 ; CaCl2 ; KNO3 ou K2SO4. La croissance des plantes a été déterminée après quinze jours d’exposition. L’application exogène de potassium n’a pas amélioré la croissance des plants stressés tandis que celle du calcium a atténué significativement les effets du NaCl sur les plantes du cultivar sensible Akikon. Aucun effet améliorateur n’a été observé chez les cultivars Tounvi et F1 Mongal. Conclusion et applications des résultats : Seule l’application exogène des deux formes de calcium a atténué les effets de la salinité sur la croissance des plantes du cultivar sensible Akikon. Le CaSO4 s’est révélé comme le meilleur composé pouvant atténuer les effets néfastes du sel chez la tomate, suivi par le CaCl2 notamment au niveau de la partie aérienne alors qu’au niveau de la partie racinaire, le CaCl2 a été plus efficace. Ainsi la réponse des plants de tomate cultivés sous stress salin à une application exogène de composés dépend non seulement du cultivar, de l’organe pris en compte mais aussi de la nature des composés apportés. Des études complémentaires sont nécessaires pour déterminer les mécanismes physiologiques impliqués dans l’effet améliorateur du calcium. Le CaSO4 et CaCl2 seront utiles pour la gestion de la salinité dans les zones de production de tomate Akikon. Mots clés : tolérance à la salinité, tomate, potassium, calcium, biomasse fraîche, biomasse sèche. Henry et al., J. Appl. Biosci. 2021 Réponse des plantes de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) cultivées sous stress salin a une application exogène de calcium et de potassium 16364 Response of tomato (Lycopersicon esculentum mill.) plants cultivated under salt stress to exogenous application of calcium and potassium ABSTRACT Aims: Salt stress is one of the major environmental stresses that have a negative effect on plant growth. The ameliorative effect of exogenous application of calcium and potassium was determined on the growth of tomato plants subjected to salinity. Methodology and results: Plants of three tomato cultivars were exposed to six treatments including the control without NaCl; 120 mM NaCl and a combination of 120 mM NaCl and an input of 40 mM CaSO4; CaCl2; KNO3 or K2SO4. Plant growth was determined after 15 days of exposure. The exogenous application of potassium did not improve the growth of stressed plants while that of calcium significantly attenuated the effects of NaCl on plants of the susceptible cultivar Akikon. No ameliorative effect was observed in cultivars Tounvi and F1 Mongal. Conclusions and applications of the results: Only exogenous application of both forms of calcium attenuated the effects of salinity on plant growth of the susceptible cultivar Akikon. CaSO4 has proven to be the best compound that can mitigate the harmful effects of salt in tomatoes, followed by CaCl2 especially in the aerial part, while in the root part, CaCl2 has been more effective. Thus, the response of tomato plants grown under salt stress to an exogenous application of compounds depends not only on the cultivar and the organ taken into account, but also on the nature of the compounds used. Further studies are needed to determine the physiological mechanisms involved in the ameliorative effect of calcium. CaSO4 and CaCl2 will be useful for the management of salinity in Akikon tomato production areas. Keywords: tolerance to salinity, tomato, potassium, calcium, fresh biomass, dry biomass.

Objectifs : Le stress salin constitue un des stress environnementaux majeurs qui agit négativement sur la croissance des plantes. L’effet positif d’une application exogène de calcium et de potassium a été déterminé sur la croissance des plants de tomate soumis à la salinité. Méthodologie et résultats : Les plants de trois cultivars de tomate ont été exposés à six traitements comprenant le témoin sans NaCl ; 120 mM de NaCl et une combinaison entre 120 mM de NaCl et un apport de 40 mM de CaSO4 ; CaCl2 ; KNO3 ou K2SO4. La croissance des plantes a été déterminée après quinze jours d’exposition. L’application exogène de potassium n’a pas amélioré la croissance des plants stressés tandis que celle du calcium a atténué significativement les effets du NaCl sur les plantes du cultivar sensible Akikon. Aucun effet améliorateur n’a été observé chez les cultivars Tounvi et F1 Mongal. Conclusion et applications des résultats : Seule l’application exogène des deux formes de calcium a atténué les effets de la salinité sur la croissance des plantes du cultivar sensible Akikon. Le CaSO4 s’est révélé comme le meilleur composé pouvant atténuer les effets néfastes du sel chez la tomate, suivi par le CaCl2 notamment au niveau de la partie aérienne alors qu’au niveau de la partie racinaire, le CaCl2 a été plus efficace. Ainsi la réponse des plants de tomate cultivés sous stress salin à une application exogène de composés dépend non seulement du cultivar, de l’organe pris en compte mais aussi de la nature des composés apportés. Des études complémentaires sont nécessaires pour déterminer les mécanismes physiologiques impliqués dans l’effet améliorateur du calcium. Le CaSO4 et CaCl2 seront utiles pour la gestion de la salinité dans les zones de production de tomate Akikon. Mots clés : tolérance à la salinité, tomate, potassium, calcium, biomasse fraîche, biomasse sèche. Henry et al., J. Appl. Biosci. 2021 Réponse des plantes de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) cultivées sous stress salin a une application exogène de calcium et de potassium 16364 Response of tomato (Lycopersicon esculentum mill.) plants cultivated under salt stress to exogenous application of calcium and potassium ABSTRACT Aims: Salt stress is one of the major environmental stresses that have a negative effect on plant growth. The ameliorative effect of exogenous application of calcium and potassium was determined on the growth of tomato plants subjected to salinity. Methodology and results: Plants of three tomato cultivars were exposed to six treatments including the control without NaCl; 120 mM NaCl and a combination of 120 mM NaCl and an input of 40 mM CaSO4; CaCl2; KNO3 or K2SO4. Plant growth was determined after 15 days of exposure. The exogenous application of potassium did not improve the growth of stressed plants while that of calcium significantly attenuated the effects of NaCl on plants of the susceptible cultivar Akikon. No ameliorative effect was observed in cultivars Tounvi and F1 Mongal. Conclusions and applications of the results: Only exogenous application of both forms of calcium attenuated the effects of salinity on plant growth of the susceptible cultivar Akikon. CaSO4 has proven to be the best compound that can mitigate the harmful effects of salt in tomatoes, followed by CaCl2 especially in the aerial part, while in the root part, CaCl2 has been more effective. Thus, the response of tomato plants grown under salt stress to an exogenous application of compounds depends not only on the cultivar and the organ taken into account, but also on the nature of the compounds used. Further studies are needed to determine the physiological mechanisms involved in the ameliorative effect of calcium. CaSO4 and CaCl2 will be useful for the management of salinity in Akikon tomato production areas. Keywords: tolerance to salinity, tomato, potassium, calcium, fresh biomass, dry biomass.

A mild, 2-h cold shock treatment, from 24 to 16 °C, was applied during the different stages of Marsilea vestita embryogenesis. For each main stage (proembryo, globular embryo, and completed embryo with a bilateral symmetry), cold-induced modifications in RNA and protein synthesis were studied by autoradiography of the cells after incorporation of [5-3H]uridine and [3H]leucine. In both controls and treated specimens, proembryogenesis was characterized by a lack of transcriptional activity and no labelling was detected in the cytoplasm until the 16-cell stage. Even in the absence of de novo RNA synthesis in cooled samples, proteins necessary for the first cleavages of the embryo were being synthesized, but always at a rate lower than in the reference material. These results lead us to postulate that long-lived mRNA is stored in the cytoplasm of young embryos. Transcription, slowed down by the cold treatment, starts at the 8- to 16-cell stage and increases during the globular embryo stage. In lowered temperature conditions, transport of new RNA transcripts to the cytoplasm, which was strongly inhibited during the transition from the 16- to the 64-cell stage, appears to be less sensitive to cold shock as the embryo gets older. Our results show a difference in the response to temperature between RNA and protein synthesis. However, in both cases, sensitivity to cold temperature stress decreases with age. It is the physiological status reached by the embryo when the cold temperature stress is applied that determines the intensity of the response. [Journal translation]

Le succès des espèces invasives est influencé à la fois par les caractéristiques de l’espèce exotique et les caractéristiques de la communauté d’accueil. Il va donc dépendre des stratégies de réponses de ces espèces aux contraintes environnementales. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à une espèce végétale : l’espèce Ludwigia grandiflora subsp. Hexapetala, la Jussie à grandes fleurs. Cette espèce amphiphyte est considérée comme la plante « aquatique » la plus invasive en France. Cette thèse vise à approfondir nos connaissances sur les mécanismes d’adaptation, les stratégies de croissance et de colonisation de cette espèce face aux contraintes environnementales afin de mieux comprendre et expliquer son succès invasif. Les réponses de cette espèce face à des paramètres abiotiques et biotiques ont été étudiées via une approche par les traits fonctionnels. Pour cela, des approches expérimentales en conditions contrôlées et semi-contrôlées ont été réalisées. Nos résultats montrent que cette espèce possède une grande capacité d’adaptation aux fluctuations des paramètres abiotiques du milieu. Par ailleurs, L. Grandiflora possède un taux croissance élevé, elle est capable de compenser la perte de biomasse due à la pression des herbivores et forme une dense canopée en réponse à la compétition. La stratégie de réponse de L. Grandiflora aux pressions biotiques est à la fois dépendante de sa propre densité, de la densité et du statut de l’espèce voisine (indigène vs exotique), mais aussi du milieu (terrestre vs aquatique). Les stratégies de réponses de cette espèce face aux contraintes abiotiques et aux interactions biotiques pourraient expliquer son succès invasif
The success of invasive species depends on the characteristics of exotic species (their biological traits) and the characteristics of their introduced habitats (biotic and abiotic characteristics). The success of these species will depend on their response strategies to environmental constraints. In this thesis, we focus on the the Large Water Primrose plant species, Ludwigia grandiflora subsp. Hexapetala,. This amphiphyte species is considered as the most invasive aquatic plant in France. The present thesis aims to improve our knowledge on the adaptive strategies of Ludwigia grandiflora to environmental constraints in order to better understand and explain its invasive success. The responses of this species to abiotic parameters and biotic interaction were investigated using a functional traits approach. To achieve these goals, we conducted microcosm and mesocosm experiments. We demonstrated that L. Grandiflora possesses a large adaptive capacity to respond to fluctuations of abiotic factors (e. G. Variation of water depth, light intensity, salinization of ecosystems). Furthermore, our results showed that L. Grandiflora had a high growth rate, compensated herbivore damages and was able to produce a dense canopy in response to competition. However, the response strategy of L. Grandiflora to biotic pressure (competition and predation) depended on its own density, on the density and the status (native vs exotic) of neighboring species and on its environment (terrestrial vs aquatic). The response strategies of L. Grandiflora face to abiotic parameters and biotic pressure could explain its invasive success

Les macrophytes immergés stabilisent les lacs peu profonds dans un état d'eau claire, leur permettant ainsi de fournir de nombreux services écosystémiques. Ce régime écologique ordinairement stable est menacé par l'apport d'eaux de ruissellement agricole (RA) contenant des pesticides et des nutriments pouvant affecter les macrophytes directement ou indirectement en perturbant les interactions biotiques. Combinés à une augmentation de la température de l'eau sous l'effet du changement climatique, les effets de ces facteurs de stress sur les écosystèmes aquatiques sont difficiles à prédire. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse étaient de développer une approche expérimentale pour 1) étudier les effets individuels et combinés des nitrates, des pesticides et du réchauffement climatique sur la réponse des macrophytes ; 2) comparer ces réponses dans le cadre d'expérimentations de complexité croissante (changement d'échelle) et 3) identifier des biomarqueurs physiologiques témoin de ces effets. Pour ce faire, plusieurs expérimentations intégrant différents groupes fonctionnels (macrophytes, phytoplancton, périphyton et leur consommateurs respectifs) ont été réalisées en conditions contrôlées (microcosmes au laboratoire). Ces écosystèmes simplifiés ont été exposés plusieurs semaines à un cocktail simplifié simulant un RA (nitrates seuls ou en mélange avec 4 pesticides), à deux température (ambiante et +4°C). Puis des écosystèmes plus réalistes ont été étudiés en utilisant des mésocosmes placés en extérieur qui ont été exposés au RA tout en simulant le même type de réchauffement (conditions semi­ contrôlées). Dans toutes ces expériences, la réponse des macrophytes a pu être documentée du point de vue de leur croissance (biomasse, taille) et de leur physiologie (pigments photosynthétiques, composés phénoliques, anthocyanes, composition élémentaire). Nos résultats obtenus en microcosmes montrent que tous les groupes fonctionnels ont été affectés par les facteurs de stress testés. Les pesticides seuls ont affecté la biomasse des macrophytes, et de manière plus forte en présente en présence de nitrates (effets synergiques), tandis que les nitrates seuls n'ont pas eu d'effet significatif. La croissance des macrophytes a été marginalement favorisée par le réchauffement en l'absence de RA, tandis que l'effet inverse a été observé en présence de RA, mettant ainsi en évidence ainsi des effets indirects liées aux interactions biotiques entre groupes fonctionnels (objectif 1). Nos résultats obtenus en mésocosmes montrent un fort effet négatif du RA sur la croissance des macrophytes, mais uniquement à température ambiante. À température plus élevée, cet effet négatif a été compensée par un effet positif du réchauffement (effets antagonistes), mettant ainsi en évidence des réponses différentes par rapport à ceux obtenus dans des conditions plus simples (objectif 2). Outre leurs effets sur la croissance, le RA et le réchauffement ont eu un effet significatif sur le contenu en caroténoïdes, en composés phénoliques ainsi que sur la stœchiométrie. Ces résultats nécessitent d'être confirmés pour déterminer leur pertinence en tant que signaux d'alerte précoce de stress (objectif 3). Cette thèse confirme que l'exposition des lacs peu profonds aux RA peut induire un changement de régime en faisant basculer le système vers un état dégradé dominé par le phytoplancton. En particulier, le rôle du nitrate, jusqu'ici peu étudié par rapport au phosphore, est clairement mis en évidence. Malgré les effets positifs du réchauffement sur la croissance des macrophytes, les trois facteurs de stress combinés (pesticides, nitrates et réchauffement) ont inversé l'effet attendu et entraîné une forte baisse de la biomasse des macrophytes. Le changement d'échelle réalisé confirme la nécessité de mieux prendre en compte la complexité des interactions biotiques pour une évaluation plus fiable des risques environnementaux auxquels les écosystèmes aquatiques sont soumis
Submerged macrophytes stabilize the clear-water status in shallow lakes, supporting many ecosystem services. Shallow lakes are exposed to agricultural runoff (ARO) containing pesticides and nutrients, which can affect macrophytes and threaten the clear-water state. Recent studies show that nitrate may affect macrophyte growth and species richness. Pesticides can also affect macrophytes directly or indirectly by disrupting biotic interactions. Climate warming is an additional stress to shallow lakes. lncreased temperatures may promote phytoplankton growth and nutrient release or can modify top-down control. The combined stressors may have additive, synergistic or reversed effects, and these effects are difficult to predict. The objectives of this thesis were to investigate (1) the individual and combined effects of nitrate, pesticides and climate warming on macrophytes (2) whether upscaling from micro- to mesocosms would preserve the response of macrophytes; and (3) whether the stressor effects could be detected in the macrophyte physiology. Several experiments integrating different functional groups (macrophytes, phytoplankton, periphyton and their respective consumers) were performed under controlled conditions (laboratory microcosms). These ecosystem models were exposed for several weeks to a simplified cocktail simulating an ARO (nitrates alone or mixed with 4 pesticides) at two temperatures (ambient and +4°C). Following this, more realistic ecosystems were studied using outdoor mesocosms exposed to ARO and simulating the same type of heating (semi-controlled conditions). ln all these experiments, the response of the macrophytes was documented by measuring their growth (biomass, size) and physiology (photosynthetic pigments, phenolic compounds, anthocyanins, elemental stoichiometry). Results from the microcosms showed that all functional groups were affected directly or indirectly by the tested stress factors. Pesticides alone but not nitrate reduced macrophyte biomass. Nitrate and pesticides in combination acted synergistically reducing the resilience of the macrophyte-dominated state. Warming marginally promoted macrophyte growth but together with ARO reduced macrophyte growth (objective 1). Results from the mesocosms showed that the strong negative effect of ARO on the growth of macrophytes was preserved in the outdoor mesocosms but only at ambient temperature. Warming enhanced macrophyte growth, similar to the microcosms, but also significantly buffered the ARO effect, highlighting different responses compared with the microcosms (objective 2). Complex biotic interactions along with invasions of invertebrate larvae may have reversed responses to the stressors. Besides their effects on growth, ARO and warming had a significant effect on the content of carotenoids, phenolic compounds and stoichiometry. These results need to be confirmed to determine their relevance as early warning signals of stress (objective 3). This thesis shows that the exposure of shallow lakes to ARO can induce regime shifts by tipping the system towards a degraded state dominated by phytoplankton. ln particular, the role of nitrate, which is much less studied compared to phosphorus, is clearly highlighted. Despite the positive effects of warming on macrophyte growth, the three stressors combined (pesticides, nitrates and warming) reversed the expected effect and led to a sharp decline in macrophyte biomass. The change in scale achieved confirms the need to better take into account the complexity of biotic interactions for a more reliable assessment of the environmental risks to which aquatic ecosystems are exposed

Les modèles climatiques prédisent une augmentation globale de la température de 1 à 4°C d’ici 2100. Les modifications de climat engendrées par ce réchauffement devraient favoriser les invasions biologiques. L’objectif général de cette thèse est d’explorer l’impact du réchauffement et du changement climatique sur quatre espèces de macrophytes invasifs en Europe. Le travail réalisé a porté sur la germination, la croissance, la physiologie et la distribution des ces espèces à travers des expérimentations en conditions contrôlées, en jardin expérimental, et via des modèles de distribution d’espèces. Nous avons montré que i) des températures plus élevées améliorent modérément les capacités de germination de Ludwigia hexapetala et Ludwigia peploides subsp. montevidensis, diminuent la survie des plantules mais augmentent leur production de biomasse, ii) l’effet d’une augmentation de température sur les macrophytes dépend de la saison à laquelle elle a lieu, iii) une augmentation de 3°C peut avoir des conséquences sur le métabolisme sans pour autant affecter la croissance, iv) la Jussie L. hexapetala est la seule espèce qui a de meilleures capacités de croissance à la fois apicale et latérale face à un réchauffement, v) les modèles prédisent une augmentation de l’aire de distribution de Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum et E. densa dans leurs aires d’invasion, et une diminution de leur distribution sur les autres continents, y compris dans leur aire d’indigénat. Ce travail permet de mieux comprendre les conséquences possibles des modifications climatiques sur les macrophytes invasifs, afin d’appréhender et d’anticiper leur potentiel de colonisation futur
Climatic models predict a rise of globale surface temperature about 1 to 4°C by 2100. Climate modifications generated by this warming might favor biological invasions. The general objectif of this thesis was to explore the impacts of climate warming and climate change on four macrophytes invasive in Europe. This work focused on germination, growth, physiology and distribution of these species, through experiments in controlled conditions, in experimental garden and by using species distribution models. We showed that i) higher temperatures favor moderately the germination capacity of Ludwigia hexapetala and Ludwigia peploides subsp. montevidensis, decrease the seedlings survivorship but improve their biomass production, ii) the effect of increased temperature on macrophytes depends on the season, iii) a 3°C warming can modify metabolism without generating changes on the growth, iv) the water primroses L. hexapetala is the only species that showed both better apical and lateral growth when facing a warming, v) models predict an increase of the distribution surface of Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum and E. densa in their invasive ranges, and a decrease of their distribution area in the other continents, including their native range. This thesis offer a better understanding of climate changes consequences on invasive macrophytes in order to anticipate their futur colonisation potential

La plasticité phénotypique adaptative conduit à une augmentation de la performance et de la fitness des plantes. Ce travail s’est focalisé sur les réponses plastiques de deux espèces de plantes aquatiques supérieures au stress hydraulique (courant). Il démontre l’existence de deux stratégies: forte résistance à la brisure et à l’arrachage pour l’une des espèces vs. Fuite du stress (réduction de taille) pour l’autre, sans baisse de fitness. Chez cette dernière, le stress modifie le patron de croissance clonale et d’allocation de biomasse au sein du clone (e. G. Forme de croissance plus compacte, très forte croissance clonale au détriment de la croissance de l’individu principal). L’arrêt de la contrainte provoque une croissance compensatoire à l’échelle de l’individu et du clone. La réponse phénotypique au stress hydraulique est modulée par le niveau de ressources (croissance favorisée à vitesse modérée pour les niveaux de ressources élevés)
Adaptive phenotypic plasticity results in an improvement of plant performance and hence an increase of fitness. This study focused on plastic responses of two higher aquatic species exposed to hydraulic stress (current). This study revealed two contrasting ategies: high resistance to breaking and uprooting for the first one vs. Escape from stress (size reduction) for the other one, without decrease of fitness. The latter species displayed an altered clonal growth pattern in response to hydraulic stress (e. G. More compact growth form, high clonal growth to the detriment of vertical expansion of the main individual). The stress release leads to compensatory growth at both individual and clone scale. The morphological response to hydraulic stress is regulated by the nutrient level (growth favored for intermediate velocity and high nutrient levels)

Les macrophytes aquatiques représentent un compartiment fonctionnel des hydrosystèmes, aux rôles écologiques multiples. Néanmoins, les grands cours d’eau, écosystèmes souvent très impactés et aux fortes contraintes physiques, n’ont été que peu étudiés. L’objectif de ce travail est donc d’établir le détermisme à différentes échelles de temps et d’espace des peuplements végétaux, à partir de l’étude de huit sites sur la Dordogne et la Garonne. Les communautés à Ranunculus fluitans des deux cours d’eau sont relativement semblables et caractéristiques de milieux méso-eutrophes courants. Les contraintes physiques apparaissent prépondérantes pour la composition floristique et la répartition des macrophytes, à l'échelle du tronçon comme à l'échelle locale. En comparaison avec de petits systèmes, la trophie du cours d’eau ne joue un rôle que très secondaire. Les facteurs hydrologiques s'avèrent également déterminants aux différentes échelles de temps considérées. Les crues représentent la source principale de perturbations avec des répercussions pluri-annuelles. Il existe des intéractions plantes-écoulements complexes. Les plantes aquatiques agissent en particulier sur les écoulements, en modifiant les hauteurs d’eau et les vitesses de courant. Enfin, l’utilisation d’un modèle biologique simple associé aux contraintes physiques du milieu, a permis de poser les bases d'un modèle dynamique de croissance des macrophytes aquatiques en grand cours d'eau. En améliorant les connaissances sur le fonctionnement des phytocénoses en grands cours d’eau, ces résultats ouvrent également des perspectives en termes d’application de l’Indice Biologique Macrophytique en Rivière dans ces milieux
Aquatic macrophytes are a functional group of hydrosystems with numerous ecological rules. Large rivers are ecosystems often impacted by human activity and present strong physical constraints. However, large rivers have been little studied. The principal aim of this study is to analyse the determinism of the macrophytes communities with a multi-scale approach (different space and time scales) in eight sites on the rivers Dordogne and Garonne. Ranunculus fluitans communities are similar in the two rivers and are characteristic of meso-eutrophic and running waters. Physical parameters (depth, substratum, water velocity) represent the principal factors affecting the floristic composition and the abundance of the macrophytes at the station scale as well as at the local scale. Compared with small rivers, chemical parameters only have little influence. The hydrological factors are especially structuring at the different temporal scales. Floods are the major source of disturbances and their impacts are often observed during several years. We showed the complex interactions between plants and flow. The macrophytes especially modify the water heights and velocities. Using a biological growth model (Gompertz model) associated with the hydrological constraints we proposed the bases of a dynamic model of growth for the aquatic macrophyte communities in large river. This thesis allowed us to improve knowledge on the functioning of plant communities in large rivers and to evaluate the implication of these results for surveying and sampling macrophytes in large rivers especially when applying the Macrophyte Biological Index for Rivers

Fusarium est un champignon responsable de la fusariose, maladie nécrosante observée chez de nombreuses céréales et le maïs. Certaines espèces fusariennes sont également productrices de mycotoxines, métabolites secondaires extrêmement stables dont les toxicités pour l'homme et les animaux sont largement décrites. Ces biosynthèses interviennent avant la récolte et entraînent la contamination des grains de céréales. A l'heure actuelle, il n'existe pas de procédé permettant d'éliminer les mycotoxines ni même de réduire leurs toxicités. Ainsi, limiter l'occurrence des mycotoxines sur les grains de céréales implique de limiter leurs productions au champ. Parmi les facteurs susceptibles de moduler les productions de toxines par Fusarium, la nature du substrat, dans notre cas les composés du grain de maïs, pourrait être déterminante. De façon plus précise, les molécules pro ou anti-oxydantes impliquées dans les mécanismes de défense de la plante en réponse à l'attaque par un pathogène sont-elles susceptibles d'influencer la biosynthèse de mycotoxines ? Le rôle central et ubiquitaire de H2O2 lors de la mise en place des mécanismes de défense de la plante nous a conduit à détailler les effets potentiels in vitro de H2O2 sur la production de toxines de la famille des trichothécènes de type B (TCTB) par Fusarium graminearum et Fusarium culmorum. Les effets d'autres composés pro- ou anti-oxydants impliqués ou non dans les mécanismes de défense de la plante ont également été testés. Après une phase de mise au point méthodologique, l'ensemble de nos résultats a permis de mettre en évidence l'existence d'un lien important entre la biosynthèse de TCTB et le métabolisme oxydatif fongique. De plus, il semblerait que la nature de ce lien dépende du type de TCTB considéré. Une approche transcriptomique locale sur des gènes Tri a permis de conclure à l'implication de régulations transcriptionnelles dans les modulations de la production de TCTB en conditions de stress oxydatifs. Une approche transcriptomique globale devrait, à terme, permettre d'identifier des voies métaboliques liées à celle de la production de toxines.

Le stress engendre par l'irradiation active les voies de transduction du signal necessaires a l'arret du cycle cellulaire et a la reparation des lesions sur l'adn, ou alternativement, la mort cellulaire programmee. Nous avons caracterise le gene atpap2a dont la transcription est induite de facon transitoire et rapide apres irradiation d'arabidopsis thaliana. Atpap2a code pour une proteine presentant de fortes homologies avec une famille de proteines membranaires caracterisees chez les mammiferes et la levure : les lpp, qui interviennent dans la transduction du signal. Le sequencage systematique du genome d'arabidopsis a permis de mettre en evidence deux genes codant pour des proteines apparentees a atpap2a : atpap2b et atpap2c (que nous n'avons pas etudie). Les genes de plante atpap2a et atpap2b, exprimes chez la levure, restaurent effectivement les activites acide phosphatidique phosphatase et diacylglycerolpyrophosphate phosphatase du double mutant de levure dpp1lpp1. Atpap2a et atpap2b presentent, des proprietes enzymatiques differentes. L'expression des genes atpap2a et atpap2b, n'est pas regulee de la meme facon apres differents types de stress biotiques et abiotiques. L'expression d'atpap2a est induite apres le stress, alors que celle d'atpap2b ne l'est pas. Atpap2a est exprime essentiellement dans les feuilles d'arabidopsis, alors qu'atpap2b est exprime dans tous les organes vegetaux. Les fonctions de ces genes homologues structuraux pourraient donc etre differentes. Atpap2a interviendrait dans la reponse generale du vegetal au stress et atpap2b dans le metabolisme phospholipidique.

Afin de comprendre les mecanismes impliques dans la tolerance des vegetaux a la salinite, nous avons etudie la reponse au stress salin du radis. Un traitement salin (100 ou 200 mm nac1) provoque un ralentissement de la croissance des plantes de radis et une accumulation de na#+ et de proline dans les feuilles des radis stresses. L'analyse des proteines separees par 2d-page montre la presence de trois polypeptides de 22, 28 et 28,5 kda uniquement dans les feuilles des radis traites. La microsequence de rsp22 presente des homologies avec les inhibiteurs de protease de la famille de kunitz et celle de rsp28,5 est parfaitement identique a celles des ascorbate-peroxydases (apx). Des adnc codant pour ces deux proteines ont ete isoles et sequences et nous ont permis d'etudier la regulation de l'expression des genes codant pour rsp22 et l'apx. La proteine rsp22 s'accumule dans les feuilles de radis soumis a un stress salin et a un deficit hydrique. Les analyses des proteines par 2d-page et des transcrits par northern blot montrent que l'accumulation de rsp22 et celle de son transcrit augmentent avec l'intensite et la duree du traitement salin. La regulation de l'expression des genes rsp22 semble etre de nature transcriptionnelle. L'etude de la fonction de rsp22, un inhibiteur de protease putatif, a ete egalement initiee. L'analyse des transcrits codant pour l'apx montre que leur taux d'accumulation est identique dans les feuilles et les racines des plantes temoins et traites par le nac1 tandis qu'une augmentation de l'activite de l'apx est observee en reponse au traitement salin. De plus, l'analyse quantitative de la proteine apx, par immunoempreinte semblent indiquer que le nac1 induit l'augmentation de la teneur en apx dans les differents organes. Ces resultats suggerent qu'une regulation post traductionnelle est impliquee dans l'expression des genes apx en reponse au stress

Les recherches menées au laboratoire portent sur l'adaptation de la symbiose S. Meliloti-M. Sativa aux contraintes osmotiques en considérant à la fois le partenaire bactérien et la plante hôte. Il est bien établi que la croissance de S. Meliloti, fortement inhibée en milieu de forte osmolarité, est restaurée de manière spectaculaire par un apport exogène de glycine bétai͏̈ne (GB) ou de proline bétai͏̈ne (PB). Au cours de mon travail de thèse, je me suis attaché à identifier et à caractériser un transporteur de bétai͏̈nes, nommé BetS. Ce système, de type BCCT (Betaine Choline Carnitine Transporter), est un symport Na+-dépendant, exprimé de façon constitutive et soumis à une régulation post-traductionnelle par l'osmolarité du milieu. Le phénotype d'un mutant betS a été analysé. Il apparaît clairement que BetS joue un rôle majeur dans les premières étapes de l'adaptation de S. Meliloti à un stress osmotique (1). Une série de mutants de délétions des extrémités N- et C- terminales cytoplasmiques du transporteur a été réalisée afin de déterminer le rôle de ces régions dans la perception du stress osmotique. Les résultats indiquent que l'extrémité C-terminale joue un rôle primordial dans la structure et/ou le fonctionnement du système. En parallèle, les mécanismes d'adaptation de la luzerne au stress salin ont été analysés. Cette légumineuse, soumise à une salinité élevée (NaCl 0,2 M) accumule dans les différents organes (tige, racine et nodosité) de la proline et de la PB. La PB est synthétisée, dans les tiges, à partir de la proline et son catabolisme est fortement inhibé à forte osmolarité. Des modifications importantes de la structure du symbiosome et de la teneur en Na+ et K+ sont observées dans le bactéroi͏̈de qui accumule la proline et la PB en condition de stress. La PB est transportée à travers la membrane péribactéroi͏̈dienne et par les bactéroi͏̈des via le système BetS qui contribue à l'accumulation de cette bétai͏̈ne (2). L'utilisation d'une fusion betS-lacZ et des mesures de transport réalisées sur des bactéroi͏̈des isolés ont montré que le gène betS est exprimé au cours des différentes étapes du développement de la nodosité et que le transporteur BetS est fonctionnel dans les nodosités matures. Un mutant du gène betS n'est cependant pas altéré dans son phénotype symbiotique. En revanche, des bactéroi͏̈des issus d'une souche surexprimant le gène betS accumulent la PB plus rapidement que ceux issus de la souche sauvage. Ce résultat est corrélé au maintien de l'activité fixatrice d'azote à un niveau élevé après 7 jours de stress, alors que cette activité chute de 50 % chez les bactéroi͏̈des issus de la souche sauvage. Cependant, la surproduction n'apporte plus d'avantage après 14 jours de stress. Ces résultats indiquent un rôle bénéfique important de la PB, mais limité à la phase initiale de réponse au stress. En outre, le gène betS a été introduit chez Bradyrhizobium japonicum, souche d'intérêt agronomique nodulant le soja (Glycine max), mais très sensible au stress salin. L'expression du gène betS confère à B. Japonicum la capacité d'accumuler la GB et la PB et de croître en présence de 80 mM de NaCl, lorsque ces composés sont disponibles dans le milieu, alors que la croissance de la souche sauvage est complètement inhibée dans les mêmes conditions. Des systèmes d'efflux de cette bétai͏̈ne permettent spontanément de relarguer la GB lors d'un retour à des conditions de faible osmolarité. Cependant, l'introduction du gène betS ne restaure pas la croissance de la souche complémentée lorsque la concentration en NaCl est de 100 mM. L'hypothèse d'une toxicité de l'ion Na+, liée à l'absence apparente d'échangeur Na+/H+, est discutée (3).