Altération de l'activité photochimique de la photosynthèse ainsi que la sensibilité aux effets toxiciques de xénobiotiques durant le cycle cellulaire chez Chlamydomonas reinhardtii

Didur, Olivier (2014). « Altération de l'activité photochimique de la photosynthèse ainsi que la sensibilité aux effets toxiciques de xénobiotiques durant le cycle cellulaire chez Chlamydomonas reinhardtii » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.

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Résumé

Cette thèse a eu comme projet de recherche d'investiguer les altérations de l'activité photochimique de la photosynthèse et de la sensibilité face aux effets toxiques des xénobiotiques durant le cycle cellulaire chez Chlamydomonas reinhardtii. Dans un premier temps, l'identification des diverses phases du cycle cellulaire a été réalisée grâce au contenue en ADN de chaque algue. Suite à l'utilisation de cycle d'illumination, il a été possible de synchroniser et de séparer les diverses phases du cycle afin d'évaluer leur photochimie. Cette séparation a permis l'analyse de la fluorescence chlorophyllienne et l'étude des variations du rendement photochimique du PSII durant les diverses étapes du cycle cellulaire. Les différents paramètres de fluorescence chlorophyllienne suivant ont été utilisés : la taille des antennes, la capture de photons et de la chaîne de transport d'électron par centre réactionnel actif du photosystème II. Ces indicateurs ont permis d'observer la variabilité de l'appareil photosynthétique durant les différentes phases du cycle cellulaire. Nos résultats nous ont permis de constater que les algues en croissance exponentielle sous un cycle d'illumination continue ne présentaient qu'une variation très faible du rendement photochimique. L'exposition à des cycles d'illuminations de 16h de lumière et de 8h de noirceur, a révélé des variations de l'ordre d'environ 20% sur les divers paramètres photosynthétiques entre les diverses phases du cycle cellulaire. Dans un deuxième temps, il a été pertinent durant ce projet de thèse d'étudier l'impact du cycle cellulaire (à l'aide de cultures d'algues synchronisées et asynchronisées) sur la sensibilité face aux effets toxiques du chrome hexavalent, suite à une exposition de 24h. Les cultures d'algues ont été traitées durant les diverses phases du cycle cellulaire à des concentrations variant de 0 à 50 µM. L'étude du rendement quantique maximal et opérationnel du photosystème II a permis d'évaluer l'altération de la sensibilité en présence de chrome durant le cycle cellulaire. Les algues exposées en stade Ppase de croissance 2 et/ou mitose (G2/M) étaient nettement plus sensible que celles exposées en stade de croissance latente et/ou phase de croissance 1 (G0/G1). De plus, la comparaison des algues sous des cycles d'illuminations et sous une en lumière continue a permis d'observer que les algues croissants sous un cycle lumière/noirceur en stade G0/G1 étaient plus sensibles à la présence de chrome que celles poussant sous une lumière continue. Finalement, l'impact du cycle cellulaire sur la sensibilité aux effets toxiques de l'atrazine a été mesuré durant ce projet de recherche. La toxicité de l'atrazine s'explique par sa liaison avec la quinone B (QB), causant une inhibition de l'oxydation de la quinone A (QA) et une inhibition de la chaîne de transport des électrons. L'analyse de la fluorescence chlorophyllienne par la méthode de «Plant efficiency Analyzer» (PEA) et «Pulse Amplitude Modulation» (PAM) a permis d'évaluer le rendement photochimique du PSII. La présence d'atrazine a entraîné une inhibition de la chaîne de transport des électrons et une augmentation de la dissipation d'énergie sous forme de chaleur. Cette inhibition était nettement accrue en présence chez les algues en cycle d'illumination comparativement à celles en lumière continue. De plus, les algues exposées durant le stade G0/G1 se sont révélées plus sensibles que celles en stade G2/M. Il a donc été possible de conclure durant ce projet de recherche que les diverses phases du cycle cellulaire peuvent entraîner des altérations notables sur le fonctionnement de la photosynthèse. La présence des phases du cycle lors de la synchronisation des cultures d'algues pourrait expliquer la variabilité des résultats de la photosynthèse obtenus dans diverses études. La présence du cycle cellulaire entraîne des modifications importantes de la toxicité des divers xénobiotiques. Il est possible alors de croire que l'utilisation de culture d'algues en illumination constante entraînerait un biais dans les résultats des bioessais algaux en sous-estiment la toxicité réelle de ces produits. Cette sous-estimation constante pourrait avoir des effets néfastes sur l'environnement sur la communauté d'algues dans un écosystème ainsi que sur la chaîne trophique.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Popovic, Radovan
Mots-clés ou Sujets: Atrazine, Chlamydomona reinhardtii, Chrome, Cycle cellulaire, Photochimie, Photosynthèse, Photosystème II, Toxicité, Toxicologie aquatique, Xénobiotique
Unité d'appartenance: Instituts > Institut des sciences de l'environnement (ISE)
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 03 déc. 2014 20:54
Dernière modification: 03 déc. 2014 20:54
Adresse URL : http://www.archipel.uqam.ca/id/eprint/6375

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