Impact de l'ozone sur les processus photosynthétiques et photorespiratoires du peuplier (Populus x canescens [Aiton] Sm.) au cours du développement foliaire : Aspects écophysiologiques et cellulaires

Ozone is considered the most important phytotoxic air pollutant and has well known effects on the metabolism of forest trees. However, the role of leaf development in ozone sensitivity remains unclear. In addition, the photorespiratory pathway has been scarcely investigated under ozone stress. To provide new insights into these issues, young poplar trees (Populus x canescens [Aiton] Sm.) were subjected to 120 ppb of ozone for 35 days in phytotronic chambers. Treated trees displayed foliar symptoms of injury (necrotic spots, chlorosis and precocious leaf senescence) and a reduced stem radial growth. In mature leaves, ozone reduced photosynthesis (A, [phi]PSII) by impairing CO2 fixation, mainly at the level of rubisco (Vcmax and in vitro activity). Photochemistry was also affected as shown by reduced chlorophyll content and Fv/Fm ratio. The rate of in vivo photorespiration and glycolate oxidase activity were reduced along with photosynthetic parameters, suggesting that photosynthesis and photorespiration were both inhibited by the ozone-induced impairment of rubisco. The amount of the H subunit of the glycine decarboxylase and total glutamine synthetase activity were respectively maintained and stimulated. As both enzymes are related to photorespiration, a potential shift in their metabolic involvement could have occurred under ozone stress. In addition, treated leaves showed a stimulation of mitochondrial respiration and phosphoenolpyruvate carboxylase activity which could be related to a higher demand for reducing power to sustain detoxification processes. As none of the parameters were modified by ozone in expanding leaves, ozone sensitivity may appear during leaf development, possibly when developing leaves undergo sink/source transition.L'ozone est aujourd'hui considéré comme le premier polluant atmosphérique en termes de phytotoxicite. Bien que ses effets sur le métabolisme des arbres forestiers soient documentes, la réponse de la photorespiration et la relation entre le développement des feuilles et leur sensibilité à l'ozone restent méconnues. Afin d'étudier ces aspects, de jeunes plants de peuplier (Populus x canescens [Aiton] Sm.) ont été soumis en chambres de fumigation a une concentration de 120 ppb en ozone pendant 35 jours. Les arbres traités ont montre des symptômes foliaires (nécrose, chlorose et abscission précoce) ainsi qu'une réduction de la croissance radiale de la tige. Ces effets ont été accompagnes d'une diminution importante de la capacité photosynthétique (A, (phi]PSII) des feuilles matures, provenant de l'altération de la capacité de fixation du CO2 par la rubisco (Vcmax et activité in vitro) et de la photochimie (chlorophylles, Fv/Fm). Dans ces feuilles, l'exposition à l'ozone a provoqué une réduction importante de l'activité photorespiratoire in vivo et de activité glycolate oxydase, suggérant une inhibition coordonnée de la photosynthèse et de la photorespiration due a la réduction de la capacité rubisco. Dans ce contexte, l'absence d'effet sur la sousunite H de la glycine decarboxylase et la stimulation de l'activité glutamine synthétase, deux enzymes pourtant liées à la photorespiration, suggèrent une modification de leur rôle en réponse a l'ozone. Par ailleurs, une stimulation de la respiration mitochondriale et de activité phosphenolpyruvate carboxylase est induite par l'ozone et pourrait répondre à une demande accrue en pouvoir réducteur due a la mobilisation du système antioxydant. Le fait qu'aucun des paramètres étudiés n'ait été modifié par l'ozone dans les feuilles en phase précoce d'expansion indique que la sensibilité à l'ozone apparait au cours du développement foliaire, vraisemblablement au moment de la transition puits/source