Investigation de l'activité photochimique de la photosynthèse et son utilisation dans l'évaluation des effets toxiques de xénobiotiques

Dewez, David (2006). « Investigation de l'activité photochimique de la photosynthèse et son utilisation dans l'évaluation des effets toxiques de xénobiotiques » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de l'environnement.

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Résumé

Dans cette thèse, le projet de recherche concerne l'investigation des effets toxiques des xénobiotiques sur le fonctionnement de l'appareil photosynthétique et l'état physiologique d'un système cellulaire ou d'un organisme multicellulaire. Le changement du rendement et des spectres de la cinétique de la fluorescence chlorophyllienne a été utilisé pour interpréter les mécanismes moléculaires de la photosynthèse lorsque la plante a été exposée à différents xénobiotiques. Les effets des xénobiotiques sur le changement des différents paramètres de fluorescence indiquant le rendement photochimique, la dissipation d'énergie via le transport d'électrons ou via les voies non photochimiques ont été utilisés pour déterminer des biomarqueurs qui sont indicateurs de toxicité. Dans notre recherche, nous avons utilisé l'algue unicellulaire Scenedesmus obliquus et des plantes supérieures (Lemna sp. et Hordeum vulgare) comme matériel pour les expériences. Des méthodes fluorométriques et spectroscopiques ont été utilisées pour étudier la réaction photochimique primaire et le transport des électrons photosynthétiques. Pour l'étude des réactions photochimiques du photosystème II in vitro, les fragments membranaires des thylacoïdes ont été utilisés. L'induction du stress oxydatif a été analysée par l'investigation de l'activité enzymatique de la catalase, l'ascorbate peroxydase, la glutathion réductase et la glutathion S-transférase. Dans la partie concernant l'étude des mécanismes de toxicité des xénobiotiques, nous avons démontré chez Lemna gibba que le méthanol inhibe le rendement photochimique et la dissipation d'énergie sous forme non photochimique. Lorsque les concentrations de méthanol étaient au-dessous de 0,5 %, un effet stimulant a été montré sur la formation de la biomasse. Nous avons interprété cet effet comme un mécanisme d'acclimatation de la photosynthèse envers la toxicité du méthanol et ses produits de dégradation. Dans l'étude de la toxicité de l'oxyfluorfène chez l'algue Scenedesmus obliquus, nous avons démontré que ce xénobiotique inhibe la synthèse de la chlorophylle et détériore le transfert d'énergie entre les antennes collectrices et le centre réactionnel du photosystème II. L'augmentation de l'activité des enzymes antioxydantes catalase et glutathion S-transférase a été interprétée comme une indication du stress oxydatif induit par l'oxyfluorfène. L'induction du stress oxydatif a également été démontrée comme une conséquence de l'effet toxique du fludioxonyl. Cet effet oxydatif a été indiqué par l'activité des enzymes catalase, ascorbate peroxydase et glutathion S-transférase. Il apparaissait que les effets du fludioxonyl sur la photosynthèse étaient négligeables. Cependant, chez la même espèce d'algue, l'inhibition du transport linéaire des électrons du photosystème II a été une conséquence directe des effets toxiques de l'isoproturon. Le changement des paramètres de fluorescence comme l'efficacité opérationnelle du photosystème II, le « quenching » photochimique et le ratio entre les antennes collectrices et le centre réactionnel, a montré une forte corrélation avec l'inhibition de la division cellulaire. L'étude des effets toxiques des ions cuivre a montré une forte inhibition de l'activité photochimique du PSII, une augmentation de la dissipation d'énergie sous forme non photochimique et une diminution de la proportion des antennes collectrices par centre réactionnel. L'induction d'un stress oxydatif a aussi été démontrée par le changement de l'activité de la catalase. Dans la deuxième partie de l'étude, nous avons investigué les effets toxiques des xénobiotiques sur le changement des paramètres de fluorescence utilisés comme des biomarqueurs de toxicité sur la photosynthèse et l'état physiologique d'un système algal unicellulaire et de l'organisme entier d'une plante. Pour le méthanol, l'atrazine, l'isoproturon, les ions cuivre, l'oxyfluorfène et fludioxonyl, nous avons montré que les paramètres de fluorescence indiquant le rendement photochimique du photosystème II, la dissipation d'énergie via le transport d'électrons ou les voies non photochimiques ont été les plus sensibles et fiables indicateurs de leurs effets toxiques sur la photosynthèse et sur l'état physiologique de l'organisme entier. Nous avons également déterminé que les paramètres de fluorescence peuvent montrer un changement structurel qui est induit par les différents xénobiotiques. Pour les xénobiotiques étudiés, nous avons démontré que le ratio entre les antennes collectrices et le centre réactionnel du photosystème II représente un biomarqueur sensible et fiable de leur toxicité. En conclusion, nous avons réussi à déterminer les paramètres les plus sensibles et fiables pouvant être employés comme des biomarqueurs dans les bioessais de toxicité.

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: Photosynthèse / Photochimie / Indicateur biologique / Physiologie végétale / Xénobiotique / Toxicité
Unité d'appartenance: Instituts > Institut des sciences de l'environnement (ISE)
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 02 juin 2017 13:55
Dernière modification: 02 juin 2017 13:55
Adresse URL : http://www.archipel.uqam.ca/id/eprint/9737

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