Search

Soil and tailings contamination in the eastern region of Morocco was investigated by determining metallic trace elements (MTE) (As, Cd, Cu, Ni, Pb and Zn) using inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). This work revealed extensive contamination of the sites studied and also showed a great variability in the concentrations of MTE according to the element analyzed and the site. The soil index pollution is considered very high because of the simultaneous presence of these elements. This combination of MTE in soils makes the region toxic to flora, fauna and local populations. An exploration of plant species growing on these contaminated areas will be considered in the context of the implementation of a program for phytoremediation.; La contamination des sols et des résidus miniers dans la région orientale du Maroc a été évaluée par dosage des éléments-traces métalliques (ETM) (As, Cd, Cu, Ni, Pb et Zn) par ICP-AES (inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry). Ce travail révèle une contamination importante des sites étudiés et souligne une grande variabilité dans les concentrations en ETM en fonction de l’élément analysé et du site étudié. L’index de pollution des stations étudiées est généralement très élevé du fait de la présence simultanée de plusieurs de ces éléments. Cette combinaison de différents ETM rend les sols de la région toxiques pour la flore, la faune et les populations locales. Une analyse des espèces végétales qui se développent sur ces zones polluées est envisagée dans le cadre de la mise en place d’un programme de phyto-remédiation.

Establishment of arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis in rice can promote its growth and tolerance to abiotic stress such as drought by improving its access to nutrient and water. The use of AM fungi (AMF) as bio-fertilizer therefore represent an interesting avenue for improving sustainability and resilience of rice cultivation in a context of land degradation and climate change. However, AM-symbiosis can in some context lead to detrimental effect on rice growth. Recent studies suggest that rice response to inoculation can, in addition to fungi and to environmental characteristics, be influenced by specific genetic determinants in rice. In this work, our objectives were to identify QTLs associated with plant response to AM-symbiosis when grown under irrigated and water deficit conditions. For this, plant growth conditions allowing root infection by the AM fungi Rhizophagus irregularis and compatible with high-throughput phenotyping were first determined. Secondly, a fully sequenced panel of 150 African rice (O. glaberrima) was phenotyped for shoot biomass across growth in inoculated and non-inoculated conditions using an imaged-based high-throughput phenotyping platform. Plants were grown in inoculated or non-inoculated conditions for four weeks under irrigation followed by a water deficit for three weeks. In our conditions, a negative effect of inoculation on shoot growth was observed at early vegetative growth under irrigated conditions (at 28 days after sowing; DAS) and after drought stress (at 46 DAS). Expression analyses of rice marker genes involved in different steps of rice/RI interaction, combined with visual observations of fungi structures in the root revealed that the plant established a pre-symbiotic dialogue with the fungi without establishing functional symbiosis. Association analyses between genotype and phenotype for shoot biomass under the inoculated treatment at 28 DAS identified a QTL containing a gene involved in nitrate transport. Our results open interesting ways regarding the role of nitrogen nutrition on AM-symbiosis establishment., La symbiose endomycorhizienne peut améliorer la croissance et la résistance aux stress abiotiques chez le riz en améliorant son accès à l’eau et aux nutriments. L’utilisation de champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) comme bio-fertilisants représente donc une perspective intéressante pour améliorer la résilience et la durabilité de la riziculture dans un contexte de dégradation des sols et de changement climatique. Cependant, la symbiose endomycorhizienne peut dans certains contextes s'avérer inefficace ou même induire des effets négatifs sur la croissance du riz. Des études récentes suggèrent que la réponse du riz à l’inoculation par un champignon endomycorhizien pourrait être contrôlée, en plus des paramètres fongiques et environnementaux, par les caractéristiques génétiques de la plante de riz. L’objectif de cette thèse est d’identifier des traits à caractères quantitatifs (QTLs) associés à la réponse du riz à l’inoculation par un CMA au cours de sa croissance en condition irriguée et de stress hydrique. Pour cela, des conditions favorisants l’infection des racines de riz par le CMA Rhizophagus irregularis et compatibles avec le phénotypage haut-débit ont d’abord été déterminées. Dans un second temps, un panel de 150 génotypes de riz africain (Oryza glaberrima) aux génomes séquencés a été phénotypé pour la biomasse des parties aériennes au cours de la croissance en condition inoculé et non-inoculé grâce à une plateforme de phénotypage haut-débit. Les plantes ont ainsi été cultivées en conditions inoculées ou non-inoculées pendant quatre semaines avec irrigation suivies de trois semaines de déficit hydrique. Un effet négatif de l’inoculation sur la croissance a pu être observé au stade précoce en condition irriguée (à 28 jours après semis ; JAS) et après un stress hydrique (à 46 JAS) chez la majorité de génotypes. Des analyses d’expression de gènes marqueurs de l'interaction riz/RI couplées à l’observation visuelle des structures fongiques dans la racine ont révélé la mise en place d’un dialogue pré-symbiotique, sans mettre en évidence l’établissement d’une symbiose fonctionnelle. Des analyses d’association entre génotype et la biomasse aérienne en traitement inoculé à 28 JAS ont permis d’identifier un QTL contenant un gène impliqué dans le transport du nitrate. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes sur le rôle de la nutrition azotée dans l’établissement de la symbiose endomycorhizienne.

Actinorhizal plants belonging to 8 families of angiosperms can enter symbiosis with a soil actinomycete called Frankia. This interaction leads to the formation of nitrogen fixing nodules on the plant root system. The actinorhizal nodule is considered as a modified lateral root because i) it originates from divisions of pericycle cells situated in front of xylem poles, ii) its vasculature is central and its growth is indeterminate due to the presence of an apical meristem and iii) in some species such as Casuarina glauca a so-called “nodular root” is formed at the apex of each nodule lobe. Auxin, and more particularly auxin influx, is involved in lateral root formation. We identified auxin influx transporter genes in the actinorhizal plant C. glauca and studied the role of auxin influx transport during actinorhizal nodule formation.Two AUX-LAX genes encoding for auxin influx carriers have been identified in C. glauca. The expression patterns of CgAUX1 and CgLAX3 are highly conserved between C. glauca and Arabidopsis thaliana. Functional complementation of the Arabidopsis aux1 mutant revealed that CgAUX1 and AtAUX1 share equivalent functions. Our data suggest that functional divergence exists in the AUX-LAX family.We analysed the role of these genes during the actinorhizal symbiosis. Expression studies showed that CgAUX1 is expressed in all infected cells. Moreover, we confirmed that auxin influx transport is involved in the symbiotic process by taking advantage of an auxin influx transport inhibitor. We also observed that CgAUX1 is expressed in lateral root primordium but not in nodule primordium thus pinpointing some differences in the developmental program of these two organs.We then tried to identify the mechanisms acting downstream of auxin influx transport by studying the role of AtLAX3 in Arabidopsis. We showed that a set of cell wall remodeling genes are induced by auxin in a AtLAX3 dependent way during lateral root emergence. We next tried to identify cell wall remodeling genes that could be involved in the infection process in a CgAUX1 dependent way. Cg12 encodes for a subtilisin-like protease that is specifically expressed in Frankia infected cells and could be a target of CgAUX1 dependent auxin signaling.Our results suggest that auxin influx transport is involved in the infection process during actinorhizal nodule formation in C. glauca.; Les plantes actinorhiziennes appartiennent à 8 familles d'angiosperme et forment une symbiose fixatrice d'azote avec l'actinomycète du sol Frankia qui aboutit à la formation de nodules au niveau du système racinaire de la plante. Le nodule actinorhizien est considéré comme une racine latérale modifiée car i) il provient de divisions des cellules du péricycle situées en face du pôle de xylème, ii) il possède un méristème apical et un système vasculaire central et iii) chez certaines espèces comme Casuarina glauca une racine nodulaire est produite à l'apex de chaque lobe nodulaire. L'auxine, et notamment le transport d'influx, est impliquée dans la mise en place de la racine latérale. Nous avons donc identifié des gènes de transporteurs d'influx d'auxine chez la plante actinorhizienne C. glauca et étudié le rôle du transport d'influx au cours de la mise en place du nodule actinorhizien.Deux gènes de la famille AUX-LAX codant des transporteurs d'influx d'auxine ont été identifiés C. glauca. Les profils d'expression des gènes CgAUX1 et CgLAX3 sont très conservés entre C. glauca et Arabidopsis thaliana. De plus, des analyses fonctionnelles par complémentation de mutants d'A. thaliana ont mis en évidence une équivalence entre CgAUX1 et AtAUX1. Nos études suggèrent également qu'il existe une divergence fonctionnelle au sein de la famille AUX-LAX.Nous avons analysé le rôle de ces gènes au cours de la mise en place de la symbiose. Notre étude montre que le gène CgAUX1 est exprimé dans les cellules infectées tout au long de l'infection. De plus, le rôle du transport d'influx d'auxine dans le mécanisme d'infection a été confirmé par l'utilisation d'un inhibiteur du transport d'influx. Par ailleurs, le gène CgAUX1 est exprimé dans le primordium de racine latérale mais pas dans le primordium nodulaire. Cela suggère que ces deux organes présentent des différences dans leur programme de développement.Afin d'identifier les mécanismes agissant en aval du transport d'influx d'auxine, nous avons étudié le rôle d'AtLAX3 chez Arabidopsis. Nous avons montré qu'un certain nombre de gènes de remodelage de la paroi sont induits par l'auxine de façon dépendante d'AtLAX3 au cours de l'émergence de la racine latérale. Nous avons cherché à identifier des gènes de remodelage de la paroi qui pourraient être impliqués dans l'infection par la bactérie Frankia de façon dépendante de CgAUX1. Cg12 qui code une protéase de type subtilisine spécifiquement exprimée dans les cellules infectées pourrait être une cible de la signalisation auxinique dépendante de CgAUX1.Nos résultats suggèrent que le transport d'influx d'auxine est impliqué dans la mise en place du nodule actinorhizien chez C. glauca.