Characterization of Arabidopsis species from metalliferous and non-metalliferous sites in Southern Poland

Le but du projet était d'acquérir des connaissances plus approfondies sur les mécanismes impliqués dans l'absorption et l'accumulation des éléments traces métalliques (ETM) par les plantes et dans la résistance à leurs effets toxiques. Arabidopsis halleri, peut vivre sur des sols fortement pollués par des ETM et a la capacité d'accumuler des concentrations extraordinairement élevées de ces métaux dans les tissus aériens. A. halleri est utilisée comme espèce modèle pour étudier les mécanismes biologiques et moléculaires impliqués dans la tolérance et l'accumulation de fortes concentrations de métaux dans le sol. Cette espèce est caractérisée par une tolérance élevée à de fortes concentrations de Cd et Zn. Elle est également capable d'accumuler de très grandes quantités de Zn dans les pousses, appelées hyperaccumulateurs de Zn, et également de Cd dans certaines populations, appelées hyperaccumulateurs de Cd. Arabidopsis arenosa, une espèce étroitement liée à A. halleri, montre également une tolérance élevée aux deux métaux mais est signalée comme non-hyperaccumulatrice. Dans le sud de la Pologne, les deux espèces peuvent être observées sur les mêmes sites pollués. Les expériences ont été conçues pour étudier la variabilité inter et intra spécifique entre les populations métallisées (M) et non métallisées (NM) d'A. halleri et A. arenosa afin d'identifier les paramètres physiologiques et les gènes responsables du comportement contrasté de leur adaptation à la contamination métallique. L'accumulation des ETM, l'activité de l'appareil photosynthétique et le contenu pigmentaire ont été analysés dans les populations M et NM d'A. halleri et A. arenosa, poussant dans leur habitat naturel. Des expériences hydroponiques ont également été réalisées afin de déterminer les différences physiologiques entre les populations étudiées dans des conditions contrôlées. De plus, le niveau d'expression des gènes impliqués dans l'absorption des métaux, le transport radial, la translocation et la détoxification a également été étudié. Mes résultats montrent que la population M de A. arenosa est aussi tolérante aux métaux lourds que la population M de A. halleri. Il a été démontré que la population M de A. arenosa hyperaccumule le Cd et le Zn. De plus, les deux espèces diffèrent dans la réponse de l'appareil photosynthétique lorsqu'elles sont exposées à des concentrations élevées de Cd et de Zn, ce qui suggère des mécanismes différents impliqués dans l'homéostasie des métaux. Le niveau d'expression des gènes a montré des différences non seulement entre les espèces mais aussi entre les populations. Le type de traitement (Cd ou Zn) a également eu un effet différent sur toutes les populations en ce qui concerne certains gènes. Les résultats acquis dans ce projet comblent les lacunes dans les caractéristiques physiologiques des espèces d'A. halleri à la fois sur le terrain et dans des conditions hydroponiques contrôlées. La caractérisation physiologique approfondie de la population M de A. arenosa a identifié cette population comme un nouvel hyperaccumulateur de Cd et Zn. Ces résultats peuvent servir de base à de futures études sur le phénomène d'hyperaccumulation. De plus, l'observation de l'expression contrastée des gènes impliqués dans l'absorption, la translocation et la détoxification des métaux entre A. halleri et A. arenosa suggère que A. arenosa pourrait être un bon nouveau modèle pour étudier l'homéostasie et la tolérance aux métaux chez les plantes.Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique