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The Arabidopsis mutant immutans displays a variegated phenotype and is accumulating phytoen, a carotenoid precursor.The IMMUTANS gene encodes a plastid homolog of the mitochondrial alternative oxidase, that can be detected in stroma lamellae of the thylakoid and in achlorophyllous chromoplast membranes. Upon expression in E. coli, this protein confers a detectable KCN-resistant electron transport to isolated membranes, this transport being sensitive to nPG. Thus, this protein appears to be a Plastid Terminal OXidase (PTOX), and its activity requires PQ and iron.PTOX also seems to be the terminal oxidase of the chlororespiration. When expressed in tobacco, PTOX accelerates the non-photochemical reoxidation of plastoquinols, and drives significant electron flow to O2, thus avoiding over-reduction of plastoquinones. PTOX strong accumulation in the high mountain plant Ranunculus glacialis is suggesting a specific involvment of PTOX in a resistance to photoinhibition mechanism., Le mutant immutans d'Arabidopsis présente un phénotype panaché et accumule du phytoène, précurseur des caroténoïdes.Le gène IMMUTANS code une protéine plastidiale, homologue à l'oxydase alterne mitochondriale, et loacalisée dans les lamelles stromatiques du thylacoïde et dans les membranes achlorophylliques des chromoplastes. Son expression chez E. coli permet l'établissement d'un transport d'électrons résisatn au KCN et inhibé par le n-PG.Cette protéine apparait être une oxydase terminale plastidiale (PTOX), dont l'activité dépend de la présence de PQ et de fer.PTOX semblerait églaement être l'oxydase terminale de la chlororespiration; exprimée chez le tabac, elle accélère la ré-oxydation non photochimique des PQ, et entraine un flux d'électrons vers l'O2, évitant ainsi la sur-réduction des PQ. La forte expression de PTOX chez le plante d'altitude Ranunculus glacialis pourrait indiquer un role particulièrement actif de PTOX dans les mécanismes de résistance à la photoinhibition.

Production of reactive oxygen species (ROS) was studied in different subcellular compartments using spectroscopic methods (UV/VIS, fluorescence, infrared and electron paramagnetic resonance). The identities and catalytic mechanisms of ROS-producing enzymes in the plasma membrane (PM) were studied as well as mitochondrial ROS accumulation in response to cadmium (Cd2+) and the protective role of the plastid terminal oxidase (PTOX). Cd2+ was shown to be an inhibitor of the PM superoxide (O2•-)-producing NADPH oxidase in vitro. In vivo Cd2+ inhibited the extracellular production of O2•- but stimulated the accumulation of hydrogen peroxide (H2O2). Cd2+ induced ROS production in isolated mitochondria. Mitochondrial ROS-inducing inhibitors increased extracellular H2O2 production confirming these organelles the main source of Cd2+-induced extracellular H2O2 generation in vivo. A ROS-producing quinone reductase (QR) was isolated from PMs. ROS production occured via the pH-dependent deprotonation of the end product menadiol leading to its intermediate forms that react with O2 forming O2•- and H2O2. A potential naphthoquinone species in PMs was identified that could serve as a QR substrate in vivo. The protection of the photosynthetic electron transfer chain by the PTOX, a plastoquinol: O2 oxidoreductase, was studied in PTOX-overexpressing plants (PTOX+). Based on the altered response to low and high light conditions in PTOX+ it was proposed that PTOX is coupled to an SOD in order to function as a protective enzyme. The absence of additional chloroplastic SOD in PTOX+ lines might have limited the plant's ability to detoxify O2•- produced by elevated levels of PTOX+., Les formes réactives de l'oxygène (FRO) ont été analysées dans différents compartiments cellulaires en utilisant des méthodes spectroscopiques (UV/VIS, fluorescence, infrarouge, résonance paramagnétique électronique). L'identité et les mécanismes catalytiques des enzymes qui produisent les FRO dans les membranes plasmiques (MP) et les mitochondries ont été étudiés, ainsi que le rôle protectif de l'oxydase terminale plastidiale (PTOX) des chloroplastes. Cd2+ s'est révélé être un inhibiteur de la NADPH oxydase des MP. In vivo Cd2+ inhibait la production extracellulaire de O2•- mais stimulait l'accumulation de H2O2. Dans des mitochondries isolées, Cd2+ a augmenté la production de FRO. Antimycin A a entraîné une élévation du H2O2 extracellulaire, confirmant que la mitochondrie est le site principal de production de l'H2O2 extracellulaire induite par Cd2+ in vivo. Une quinone réductase (QR) génératrice de FRO a été isolée des MP. La déprotonation pH-dépendante du quinole a produit des formes intermédiaires instables qui génèrent des FRO par réaction avec O2. Des espèces quinoniques ont été détectées dans la MP et pourraient servir de substrat aux QR in vivo. La protection de la chaine photosynthétique de transfert d'électron par la plastoquinol:O2 oxydoréductase a été étudiée chez des plantes PTOX+ surexprimant PTOX. En raison de leur réponse altérée en conditions de faible et forte intensité lumineuse, il a été proposé que pour fonctionner comme enzyme protectrice, PTOX est couplée à une SOD. Chez les lignées PTOX+, le niveau de SOD chloroplastique n'était pas plus élevé, limitant probablement leur capacité à détoxifier les taux élevés de O2•- généré.