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Soutenance de Thèse

Equipe BIOGET

Soutenance de Thèse
© UMR ISPA
Soutenance de Thèse de Bo-Fang YAN

Monsieur Bo-Fang YAN

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
Ecophysiologie de l'allocation du cadmium au grain chez le blé dur
dirigés par Monsieur Jean-Yves CORNU
Soutenance prévue le jeudi 12 juillet 2018 à 14h00
 Lieu :   INRA de Bordeaux, 71 avenue Edouard Bourlaux, CS 20032 - 33882 Villenave d'Ornon
 salle Amphithéâtre Colette et Josy Bové
Composition du jury proposé

M. Jean-Yves CORNU

 

INRA de Bordeaux Aquitaine

 

Directeur de these

Mme Géraldine SARRET

 

Université Grenoble Alpes & CNRS

 

Rapporteur

M. Jean-Christophe AVICE

 

Université de Caen Normandie

 

Rapporteur

Mme Eva SCHRECK

 

Université Paul Sabatier

 

Examinateur

M. Karine GALLARDO

 

INRA Centre de Dijon

 

Examinateur

M. Sylvain MERLOT

 

Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)

 

Examinateur

M. Christophe NGUYEN

 

INRA de Bordeaux Aquitaine

 

Co-directeur de these

Mots-clés :

faible-dose cadmium, sécurité sanitaire, variabilité intraspécifique, remobilisation, marquage isotopique, ablation laser

Résumé :  

Le cadmium (Cd) est un élément toxique. Les activités humaines ont contaminé un large éventail de sols agricoles. L'exposition de l'homme au Cd se fait majoritairement par voie alimentaire, notamment à travers les aliments de base tels que les céréales. Le blé dur accumule naturellement plus de Cd dans ses grains que les autres céréales. Une fraction significative de la production française de blé dur dépasse la limite réglementaire européenne fixée pour le Cd. Il est donc nécessaire de réduire l'accumulation de Cd dans les grains de blé dur. Cette thèse portant sur l'écophysiologie de l'allocation du Cd aux grains chez le blé dur a pour ambition d'aider au développement de stratégies agronomiques visant à réduire le niveau de contamination en Cd du blé dur et de ses dérivés. Dans un premier temps, nous avons étudié la relation entre la structure de la biomasse aérienne et l'allocation de Cd aux grains. Nous avons fait l'hypothèse que la répartition de la biomasse aérienne entre pailles et grains était un facteur déterminant de l'allocation du Cd aux grains. Huit cultivars Français de blé dur - de hauteur de paille contrastée - ont été cultivés en présence de Cd. Comme prévu, le principal facteur expliquant la différence d'accumulation de Cd dans le grain était la structure de la biomasse aérienne. Les cultivars allouant une plus grande proportion de leur biomasse aérienne aux pailles - autrement dit les cultivars à longue tige - avaient tendance à accumuler moins de Cd dans leurs grains, car les tiges et les feuilles sont des puits de Cd en concurrence avec les grains lors de leur remplissage. Les minéraux importés dans les grains proviennent soit de leur absorption directe par la racine après l'anthèse, soit de leur remobilisation depuis des réserves constituées avant l'anthèse. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à déterminer l'importance quantitative de ces deux « sources » pour le Cd chez le blé dur, et de préciser comment leur contribution relative varie entre cultivars et avec le niveau d'azote (N). Le traçage isotopique a été utilisé pour suivre le flux de Cd absorbé après l'anthèse. L'impact du niveau d'azote a été testé en privant la moitié des plantes de N après l'anthèse, sur deux cultivars montrant une capacité contrastée à accumuler le Cd dans leurs grains. La contribution de la remobilisation a été estimé à 50%, ce qui signifie que la moitié du Cd accumulé dans les grains provenait du Cd prélevé après l'anthèse. Le Cd a été remobilisé à partir des tiges, peut-être des racines, mais pas à partir des feuilles. La contribution de la remobilisation n'a pas varié entre les deux cultivars, de sorte qu'aucune relation entre la « source » de Cd et son niveau d'accumulation dans le grain n'a été mise en évidence. La privation d'azote en phase de remplissage a stimulé la remobilisation de N sans affecter celle de Cd, ce qui suggère que la remobilisation de Cd est un processus indépendant de la sénescence. En troisième lieu, nous avons examiné comment les caractéristiques d'allocation de Cd aux grains étaient modulées par le niveau d'exposition au Cd. Cette question a été traitée en comparant les flux de Cd entre organes en phase de remplissage mesurés sur des plants de blé dur exposés à 5 ou 100 nM de Cd. L'augmentation du niveau d'exposition au Cd a pénalisé la croissance des plantes après l'anthèse et semblait accélérer la maturation des grains. Étonnamment, la concentration de Cd dans les parties aériennes a augmenté en proportion directe avec la concentration de Cd en solution nutritive, ce qui suggère une absence de régulation de l'absorption et de la translocation de Cd sur la fenêtre d'exposition testée. Au sein des organes aériens, l'allocation de Cd aux grains semble même favorisée à 100 nM, en raison peut-être de la saturation - à ce niveau d'exposition -des tissus séquestreurs de Cd situés dans les nœuds. En moyenne, la contribution relative des deux « sources » de Cd n'a pas été affectée par le niveau d'exposition au Cd. Enfin, nous nous sommes intéressés à la localisation de Cd dans le grain. La localisation de Cd ainsi que celles des nutriments minéraux a été cartographiée par LA-ICP-MS sur des coupes transversales et longitudinales de grains contaminés en Cd. Ce travail a fourni la première carte de localisation de Cd dans un grain de blé dur. La distribution de Cd s'est caractérisée par une forte accumulation de Cd dans le sillon et par une dissémination dans l'endosperme amylacé plus prononcée que celle de Fe et Zn.