Régulations cellulaires et métaboliques de l’halophyte Cakile maritima en réponse au sel.

Soil salinization is a growing problem nowadays. It occurs most often in arid and semi-arid regions due to poor irrigation practices. This salinization leads to a 30% reduction in yield and even makes the land unusable. In 2004, the financial loss due to salinization was estimated at $27.3 billion. The work of this thesis presents the study of a salt-resistant plant: Cakile maritima. C. maritima is a facultative halophyte, so it is capable of performing its life cycle in soils ranging from 0 to 400 mM NaCl. His study focused on the mechanisms of salt management at the cellular level for which we have identified the Salt Overly Sensitive (SOS) system. This system is triggered by a singulet oxygen production leading to an increase in intracellular calcium which will then activate the SOS system leading to the exclusion of Na+ from the cell via the SOS1 Na+/H+ antiport. We also highlighted the H+ supply of SOS 1 by the H+-ATPase pump. This salt management mechanism is the salt adaptation pathway to survival that complements the programmed cell death pathway we previously described in C. maritima. In a second step, we investigated the metabolism of C. maritima in response to moderate (100mM NaCl) or high (400mM NaCl) salt exposure. We have been able to demonstrate that moderate salt exposure causes few metabolic changes in C. maritima that begin after 20 days of treatment. On the other hand, a strong saline treatment leads to strong metabolic changes after 10 days. Thus, we have observed a decrease in sugars and organic acids when amino acids are accumulated. These results allowed us to detect the metabolic pathways most affected by strong saline treatment. The TCA cycle and galactose metabolism are negatively impacted when amino acid synthesis and photorespiration are positively impacted. Finally, this thesis work was also an opportunity to examine the potential involvement of heterophyllous development of C. maritima in its salt resistance. The results showed us a differential accumulation of Na+ in the leaves as a function of leaf level as well as a differential cell death. All this work on the halophyte C. maritima shows both the universality of salt management mechanisms in plants and the specificities of responses that underline the adaptability of halophytes.La salinisation des sols est une problématique croissante de nos jours. Elle se produit le plus souvent dans des régions arides et semi arides du fait d’une mauvaise pratique de l’irrigation. Cette salinisation entraine une réduction du rendement de 30 % voire rend les terres incultivables. En 2004, la perte financière due à la salinisation a été estimée à 27,3 milliards de dollars. Les travaux de cette thèse présente l’étude d’une plante résistante au sel : Cakile maritima. C. maritima est une halophyte facultative, c’est-à-dire qu’elle est capable de réaliser son cycle de vie dans des sols allant de 0 à 400 mM NaCl. Son étude a porté sur les mécanismes de gestion du sel au niveau cellulaire pour lesquels nous avons mis en évidence le système Salt Overly Sensitiv (SOS). Ce système est déclenché par une production d’oxygène singulet entrainant l’augmentation du calcium intracellulaire qui va ensuite activer le système SOS menant à l’exclusion du Na+ de la cellule via l’antiport SOS1 Na+/H+. Nous avons également mis en évidence l’alimentation en H+ de SOS 1 par la pompe H+-ATPase. Ce mécanisme de gestion du sel est la voie d’adaptation au sel menant à la survie qui fait le pendant avec la voie de mort cellulaire programmée que nous avons précédemment décrite chez C.maritima. Dans un second temps, nous nous sommes intéressé au métabolisme de C. maritima en réponse à une exposition au sel modérée (100mM NaCl) ou forte (400mM NaCl). Nous avons pu mettre en évidence qu’une exposition au sel modérée entraine peu de changements du métabolisme chez C. maritima qui commencent à s’amorcer au bout de 20 jours de traitements. En revanche, un traitement salin fort entraine dès 10 jours de forts changement métaboliques. Ainsi, nous avons observé une diminution des sucres et des acides organiques quand les acides aminés sont accumulés. Ces résultats nous ont permis de détecter les voies métaboliques les plus touchées par un traitement salin fort. Le cycle de Krebs et le métabolisme du galactose sont impactés négativement quand la synthèse des acides aminés et la photorespiration sont impactés positivement. Enfin, ce travail de thèse a également été l’occasion de s’intéresser à la potentielle implication de l’hétérophyllie de développement de C. maritima dans sa résistance au sel. Les résultats nous ont montré une accumulation différentielle du Na+ dans les feuilles en fonction du niveau foliaire ainsi qu’une mort cellulaire également différentielle. L’ensemble de ce travail sur l’halophyte C. maritima montre à la fois l’universalité des mécanismes de gestion du sel chez les plantes mais également les spécificités de réponses qui souligne la capacité d’adaptation des halophytes