Performances des plantes en milieux contraints

Cet enseignement décrit les mécanismes évolutifs, morphologiques, physiologiques, biochimiques et moléculaires des adaptations des plantes aux contraintes abiotiques (stress hydrique, osmotiques, salin, températures élevées, froid et oxydatifs). Les spécificités des facteurs défavorables, leurs interactions, leur perception par l'organisme végétal, les voies de signalisations déclenchées, jusqu'à la réponse intégrée de la plante seront appréhendés à l'échelle temporelle et spatiale. Le défi de maintenir le rendement des plantes des cultures face aux changements climatiques sera aussi évoqué.

L'objectif de ce module est de former des spécialistes de la physiologie des végétaux soumis à des contraintes environnementales abiotiques, à travers l'exemple de la contrainte hydrique et des stress oxydatifs.

Introduction - Stress abiotiques
I. Concepts généraux des stress abiotiques :
  I.1. Caractéristiques des stress environnementaux : sévérité, durée, exposition …
  I.2. Echelles d’évaluation et facteurs influençant la physiologie des stress  
  I.3. Adaptation et acclimatation
II. Le stress hydrique chez les plantes :
  II.1. Carence d’eau douce sur Terre : ressource renouvelable et non renouvelable
  II.2. Stratégies de survie face au déficit hydrique dans l’évolution des plantes
  II.3. Tolérance à la déshydratation : organismes, organes, cellules
  II.4. Défi sociétal de maintien du rendement en déficit hydrique modéré
III. Réponses moléculaires des plantes au déficit hydrique :
  III.1. Perception et signalisation du déficit hydrique
  III.2. Rôles de l‘ABA :
      III.1.1. Mécanismes de fermeture des stomates et inhibition de leur ouverture
      III.1.2. Ajustement osmotique
      III.1.2. Protéines de maintien de l’état hydrique de la cellule
      III.1.3. Activation de réseaux de facteurs de transcription
IV. Réponses physiologiques :
  IV.1. Changements morphologiques
  IV.2. Réduction de la croissance et la division cellulaire
  IV.3. Effets sur l’efficacité de la photosynthèse
  IV.4. Relations organes source/organes puits
  IV.5. Paramètres physiologiques : plateformes de phénotypage et mesure en champs
V. Stress hydrique d’excès en eau : régulation hormonale et réponses métaboliques
VI. Exemples de réponse au stress hydrique de quelques plantes de culture : blé, maïs, riz
VII. Convergence/divergence des réponses aux stress hydrique, osmotique, salin, au froid

Stress oxydatif
I. Rappels : les différents types métaboliques et la classification des organismes chlorophylliens (phototrophes)
II. Le stress oxydatif chez les plantes
   II.1. L’O2 et ses espèces réactives : généralités
   II.2. Les ERO primaires
   II.3. Les ERO secondaires
   II.4. Le potentiel redox intracellulaire
   II.5. Les systèmes prooxydants
       II.5.1. La production d’ERO au niveau des chloroplastes
       II.5.2. La production d’ERO au niveau des mitochondries
       II.5.3. La production d’ERO au niveau des peroxysomes
       II.5.4. La production enzymatique d’ERO
   II.6. Les mécanismes antioxydants lato sensu (mécanismes de prévention et de détoxication)
       II.6.1. Les systèmes antioxydants non enzymatiques
       II.6.2. Les principales enzymes antioxydantes
   II.7. Quel(s) rôle(s) pour les ERO ?
   II.8. Le stress oxydatif : définition et conséquences
       II.8.1. Qu’est-ce qu’un stress oxydatif ?
       II.8.2. Les conséquences d’un stress oxydatif
III. Impact du plomb sur les plantes
IV. Impact de l’ozone (O3) sur les plante

Les étudiants seront en mesure d'évaluer les contraintes environnementales abiotiques et leurs effets sur les performances des plantes, d’identifier et de caractériser les mécanismes physiologiques et moléculaires des réponses des plantes et de proposer des solutions pour améliorer la performance des plantes cultivées.