Introduction :Pour faire face aux diffrentes contraintes de lenvironnement, la plante a la capacit de faire appel des systmes de dfenses efficaces qui restent mal expliqus jusqu' maintenant. Lors dun stress oxydatif un dsquilibre est marqu dans la balance entre la synthse des espces doxygnes ractives et les systmes antioxydants. Pour amliorer cette dfense, les scientifiques ont procd lactivation de synthse de ces derniers en appliquant des prtraitements tel que : lendurcissement. A partir de cela, notre travail de synthse a port sur les diffrents travaux antrieurs concernant limplication du stress oxydatif dans lendurcissement qui met en vidence les diffrents mcanismes anti oxydants.

1-Rappels :1.1-Germination :La graine assure la production des vgtaux suprieurs. Cest un organe de rsistance capable dattendre trs longtemps ltat pratiquement inerte les conditions qui lui permettent dentrer en activit et de donner naissance une jeune plantule. Du point de vue physiologique (EVENARI, 1957) dfinit la germination comme tant un processus dont les limites sont le dbut de lhydratation de la semence et le tout dbute de la croissance de la radicule. Le phnomne de germination est accompagn dintenses activits mtaboliques (respiration, hydrolyse des rserves ) ; Pour quil y ait germination, il faut la runion de plusieurs conditions favorables internes et externes. Facteurs endognes : Pour que la graine germe, il faut quelle soit arrive maturit physiologique.il faut galement que cette graine soit intacte et lembryon vivant (ce qui peut tre lie la longvit de la semence). Facteurs exognes : Bonne imbibition (leau), temprature compatible, prsence doxygne, lumire ou obscurit selon les espces. -Les diffrentes phases de la germination: La mesure dimbibition ou de lactivit respiratoire de la semence en cours de la germination ont permis de dceler lexistence de trois phases successives de la germination sensu lato (MAZLIAK, 1981). 1- phases dimbibition : Cest un processus primaire essentiel qui a lieu pendant la germination, il marque une priode durant laquelle la semence passe dun tat dshydrat a un tat hydrat (VERTUCCI et LEOPOLD, 1983). Cette phase est caractrise par un changement rversible. Limbibition est dans un premier temps, passive et mcanique ; elle ne devient physiologique quau bout de quelques heures quand la vie active reprend. 2- phase de germination sens stricte : Cest une phase stationnaire o lintensit respiratoire et la prise deau restent constantes (MAZLIAK ,1981), cest un processus prparatoire ou phase dactivation pendant laquelle soprent des modifications du mtabolisme telle que la biosynthse des lments indispensables la nutrition de la plantule et la mise en place de nouvelles cellules qui permettent la formation et la croissance des organes (KRERROUZ, 2001) 3- phases de croissance : Cette phase est caractrise par une reprise de labsorption deau et une augmentation de lactivit respiratoire dus lallongement de la radicule. (MAZLIAK, 1982 ; TOTH, 1978) notent quune fois la radicule hors du micropyle, un changement irrversible se produit dans lembryon.

1 2 3 - Figure 1: cintique de la germination -

1.2-Les prtraitements ou endurcissement des semences :

Afin damliorer la rgnration des espces vgtaux plusieurs techniques sont utilises : Slection varitale, culture in vitro, ou prtraitement des semences -prtraitement des semences : ou traitement de pr-semis. Il consiste faire subir aux semences certains traitements orients en fonction des objectifs et des rsultats souhaits : homognisation de la germination, rsistance au stress hydrique Les traitements de pr-semis ont t tents pour amliorer les performances de la semence au champ (BRADFORD, 1986). Actuellement, la seule technique utilise pour mettre au point les conditions de pr germination des semences compatibles avec leur stockage repose sur la conduite de tests de germination ncessitant plusieurs jours d'exprimentation. De nombreuses publications traitent des mthodes d'amlioration des cultures et des applications concernant le pr germination, [pour une revue, voir Bradford, 1986]. Ce traitement semble avoir des consquences quant la synthse d'ADN, d'ARN et de protines (in Bray, 1995). Toutefois, les phnomnes biochimiques et physiologiques intervenant au cours du pr germination restent peu connus. Des tudes rcentes montrent cependant qu'il existe des marqueurs molculaires qui permettraient de mettre en vidence le pr germination et d'en assurer le contrle. -Lendurcissement et ses consquences : Certaines plantes prsentent une grande sensibilit au stress durant la germination et lmergence des semences. Pour rsoudre les problmes poss par l'htrognit germinative, ces semences subissent des conditionnements dits physiologiques, nomms amorage (priming en anglais), qui permettent d'amener les semences au mme stade physiologique, et mme damliorer la croissance des plantules (Heydecker, 1978 ; Kheddache, 2005). Daprs (zbingol et al., 1998 ; Dezfuli ,2008), ces procds doivent tenir compte de plusieurs paramtres pouvant influer sur le dveloppement de la semence, tels que : -Ltat physiologique de la semence. -La quantit d'eau utilise pour le traitement (quantit suffisante pour dclencher un certain nombre de transformations biochimiques et molculaires, mais insuffisante pour que la radicule perce les tguments). -La dure du traitement et la temprature laquelle est conduite le traitement, ou la nature de la mthode utilise pour les semences (par exemple: osmo-ou hydro-prgermination). Il existe diffrents types de prtraitement des graines utilises pour acclrer la germination des semences et la croissance des plantules (Basra et al., 2006). Ces techniques sont bases sur le fait que la germination peut tre divise en plusieurs tapes et qu'elle peut tre interrompue par divers procds juste avant l'mergence radiculaire travers les tguments de la semence. Lendurcissement consiste faire subir aux semences certains traitements orients donnant les rsultats suivants : -leve de la dormance. - augmentation de la capacit de germination -augmentation de la vitesse de germination et son homognisation

- augmentation de la production vgtale -rsistance aux stress (scheresse et froid principalement) (Kheddache, 2005). Il ya deux types de traitement osmopriming, hydropriming qui sont appliqu ensemble ou sparment, il existe galement dautre types de traitements tel que : halopriming (trempage des graines dans leau sale), ou biopriming (traitement par les bactries) (GHASSEMI-GOLEZANI et al., 2008). -Redshydratation ou amorage hydrique (hydropriming) : La redshydratation consiste imbiber avec de l'eau les semences puis les dshydrater avant de les semer (Tarquis et Bradford, 1992 ; Job et al ; 1997 ; Ghassemi-Golezani et al., 2010). Autrement dit, lamorage hydrique est un processus correspondant une hydratation partielle des semences (imbibition), suivie dune dshydratation avant lmergence de la radicule, cest dire avant la phase irrversible (Ghassemi-Golezani et al., 2010). -Osmoconditionnement ou amorage osmotique (osmopriming) : Lamorage osmotique consiste faire subir aux graines un prtraitement osmotique seul ou suivi dune redshydratation. La technique dveloppe par (Hydecker, 1974) consiste placer les semences au contact dune solution osmotisante. Par le contrle de la concentration de la solution, la temprature et la dure du traitement, on ralise une imbibition partielle de la graine, suffisante pour permettre le droulement des processus prgerminatifs, mais insuffisante pour assurer lmergence de la radicule. La mthode la plus utilise consiste en une hydratation contrle des semences, ralise grce des agents osmotiques tels que le polythylneglycol (PEG) ou les sels (KNO3, NaCl, KCL, mannitol, K2HPO4) (Bradford, 1986 ; Yari et al., 2010), ou bien avec une atmosphre humide (drum priming) (Rowse, 1996).

1.3- Stress oxydatif :

Loxygne est lorigine despce ractive de loxygne (ROS), des molcules ayant des effets la fois bnfiques et dltres conduisant la mort cellulaire. Pour se protger de cette toxicit et pour permettre aux ROS dintervenir dans la rponse physiologique, les plantes ont dvelopp des mcanismes antioxydants qui contrlent laccumulation des ROS. Ces ROS sont produits lors dactivit mtabolique telle que la photosynthse et la respiration, et en rponse aux stress environnementaux et leur production devient nfaste pour la cellule. Lors dun stress oxydatif, une des stratgies adapte par les plantes est un ralentissement de la croissance et du dveloppement (GAPPER and DALAN, 2006).

1.3.1-Les espces ractives doxygne (ROS) :

Les ROS possdent une configuration lectronique spcifique les rendant trs ractives. La rduction partielle de loxygne fait apparaitre des intermdiaires biochimiques hautement ractifs qui peuvent endommager, voire tre ltaux pour les organismes (GUTTERIDGE and HALLIWELL, 2000). Chez les plantes, les ROS sont continuellement produites par diffrentes voies mtaboliques, particulirement aux niveaux des chloroplastes, des mitochondries, des

peroxysomes, et des rticulums endoplasmiques. La rponse des plantes aux ROS dpend la fois de la nature des ROS, de leur concentration, de leur site de production, ainsi que de leur interaction avec le contexte cellulaire.

Tableau 1: sources despces ractives de loxygne lors du fonctionnement cellulaire intrinsque chez les plantes (source : in RAMEL, 2009) -Formation des ROS dans le chloroplaste : Le chloroplaste est le sige de la photosynthse, ce processus indispensable une vie photo autotrophe est galement producteur des ROS. La 1re source de ROS se situe au niveau du PSll.

Figure 2: reprsentation du transport dlectrons photosynthtique, sources despces ractives de loxygne (daprs KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) (Source in RAMEL, 2009)

-Formation des ROS dans les mitochondries : Les mitochondries reprsentent nanmoins une source significative de ROS dans les cellules.

Complexe I : NADH dshydrognase ; complexe II : succinate dshydrognase ; complexe III : cytochrome bc1 ; complexe IV : cytochrome c oxydase ; complexe V : ATP ase ; Q : pool ubiquinone ; AOX : oxydase alternative c : cytochrome c ; Ext1 andExt2 : NAD(P) H dshydrognase externes

Figure 3: reprsentation schmatique de la chaine de transfert des lectrons de la membrane mitochondriale interne (Source : in RAMEL, 2009).

-Formation des ROS dans le peroxysome : Le peroxysome est lorigine dune production de ROS par deux sites : le catabolisme de la xanthine et le site de production du super oxyde (O2-).

Figure 4: reprsentante la formation des ROS au niveau du peroxysome. (Source : in RAMEL, 2009)

1.3.2-Implication des ROS dans les processus de transduction de signal :

Les formes antioxydantes sont produites par la plante en conditions normales mais cela en petites concentrations. En condition de stress oxydatif, les ROS interviennent dans un processus de transduction de signal pour augmenter la synthse des ROS dans le but de rtablir la balance ROS et antioxydant qui a t dsquilibre lors du stress oxydatif.

1.3.3-Toxicit des espces ractives de loxygne :

Bien que loxygne soit ncessaire la vie arobie, son mtabolisme peut-entrainer des effets ngatifs sur lorganisme, effets associs aux perturbations de lquilibre oxydo-rducteur. Cette toxicit implique des dommages invitables lors dun stress oxydatif et cela au niveau cellulaire de la plante tel que : Peroxydation des lipides membranaires, elle est marqu par : la destruction de la chlorophylle. inactivation des enzymes de cycle de Calvin. provocation de cassures et des mutations de lADN et dautres modifications gntiques ltales (ajona and ariza, 2008) inactivation de protine par la fragmentation des chaines peptidiques (moller et al., 2007) et denzyme. oxydation des pigments et sucres. marqueurs biochimiques du stress oxydatif exemple : malondialdhyde (MDA), et les photoprostanes pour les lipides (loeffler et al., 2005).

1.3.4-Mcanisme de rgulation et de dtoxification des ROS :

La lutte contre les effets dltres des ROS est assur par des systmes de dfense varis qui se prsentent dans le cytosol, chloroplaste (ASADA, 2006), mitochondries (MOLLER et al., 2007), les peroxydases (DEL RIO et al., 2006).La fonction anti oxydantes est divise en trois catgories : Lempchement de la formation des ROS.exp : quenching (dsactivation des molcules). Repose sur des processus de scavenging (pigeage chimique) par molcule antioxydant : enzymatique, et non enzymatique. Rparation des dommages oxydants et limination des molcules endommages (SIES, 2008). -Systme antioxydant : Un antioxydant peut tre dfini comme toute substance qui est capable, concentration relativement faible, dentrer en comptition avec dautres substances oxydables et ainsi retarder ou empcher loxydation de ces substrats.

Tableau 2: reprsente le rle et la localisation subcellulaire de principales molcules anti oxydantes non enzymatique (Source : in RAMEL, 2009)

Tableau 3: reprsente le rle et la localisation subcellulaire des principaux antioxydants enzymatiques (Source : in RAMEL, 2009) Dautres systmes antioxydants enzymatiques sont prsent tel que : Le cycle de halliwelli-asada : cest le cycle de lascorbate-glutathion, il permet la dgradation dH2O2 en H2O et O2 sans production de mtabolite secondaire.

Ractions centrales de la dgradation de H2O2 par le cycle du HALLIWELL-ASADA (FOYER and NOCTOR, 2008)

Autre mcanismes impliqus dans la dfense antioxydante : Ltude de la tolrance au stress oxydatif montre cependant quil existe aussi des mcanismes et des voies encore inconnus. De plus, des tudes sur Arabidopsis thaliana ou les Brassicaceae montrent que certains mcanismes seraient espce- ou famille-spcifique (LUHUA et al., 2008), ce sont des systmes dvitement.

Tableau n4 : prsentation synthtique des principaux systmes dvitement (Source: in RAMEL, 2009) Le mtabolisme oxydatif est caractris par un quilibre des systmes pro-et antioxydants pour une meilleure action sur les ROS, cet quilibre est illustr dans le schma suivant :

CAM : mtabolisme acide crassulace ; SOD : super oxyde dismutase ; APX : ascorbate peroxydase ; GPX : glutathion peroxydase ; CAT : catalase ; AA : acide amins ; e-T : chaine transporteuse dlectrons ; PS : photosystme ;=/ :stress osmotique.

Figure 5: quilibre des systmes pro-et antioxydants et ses consquences sur la production des formes actives doxygne (ROS) intervenant dans loxydation protique.

Figure 6: reprsente laction des systmes anti oxydants (Source : universit Pierre et Marie Curie, La science a paris)

1.3.5-Implication des dendurcissement :

systmes

antioxydatifs

dans

le

mcanisme

Losmopriming et lhydropriming sont utiliss pour activer les processus lis la germination par exemple laffectation de lactivation de lATP ase, ainsi que la synthse phosphate acide et de lARN (FU et al., 1988). Ainsi le mtabolisme oxydatif tel que le superoxyde dismutase (SOD) et les peroxydases (JIE et al., 2002), synthtiss en masse pour rquilibrer la balance entre les antioxydants et les ROS lors dun stress oxydatif. Superoxyde dismutase (SOD) :

-Daprs (WANG et al., 2003), les semences de la courge traites par hydropriming, marquent une augmentation de lactivit de la SOD. - De mme, un traitement dosmopriming a induit une activation des processus relatifs la germination, et affecte le mtabolisme oxydatif tel que laugmentation de la SOD (JIE et al., 2002). -Laugmentation de lactivit de la SOD a t galement observe par (BAILLY, 2004) aprs un hydropriming chez les graines de tournesol - Des rsultats similaires ont t signals dans dautres cultures telles que le soja (ZHAO et al., 1995) et la citrouille (WU et al., 2004). -La SOD est capable dliminer et dinactiver les radicaux super oxydes en produisant du peroxyde dhydrogne et de loxygne molculaire (HOPKINS .W, 2003). [O-2 + O-2 + 2H+ H2O2 + O2] -Les graines de bl traites par osmopriming, activent un processus relatif comme la poly phnol oxydase (POD) ou on marque son augmentation. Catalase (CAT):

-Les graines de tournesol traites avec le PEG marquent une augmentation de lactivit de la catalase (KAYAA et al., 2006). -En outre, daprs (BAILLY et al., 2004), lactivit de la catalase augmente, et le contenu de malondialdehyde (MDA) diminue pendant la rhydratation des graines de tournesol par hydropriming. -Les graines de tomate qui ont subit un osmopriming avec K2HPO4 ont prsent dans un laps de temps une amlioration progressive de lactivit de la catalase (EL-ARABY et HEGAZI, 2004). -Dans les graines dOlraceae (Spinacia olracea) la transition osmopriming des graines sches ltat de germination rprime la voie anti oxydante dj prsente qui implique la catalase (CHEN et ARORA ; 2011). -Hydropriming appliqu sur les lentilles restaure galement les activits des enzymes de dtoxification cellulaire des mcanismes tel que la catalase dans les semences (GHASSEMI et al., 2008) Glutathion rductase (GR) :

-Aprs un traitement dosmopriming des graines de concombre il ya une augmentation de la glutathion rductase et la rduction des lipides peroxydases (WANG et al., 2003 ; HSU et al., 2003), Ce qui explique le rle important du glutathion rductase dans la dtoxification des peroxydes qui sont produits lors dun stress oxydatif (HOPKINS W, 2003)

-Glutathion rductase joue un rle important dans la destruction non seulement de H2O2, mais aussi les peroxydes organiques toxiques forms par oxydation des acides gras ou du cholestrol (Favier A, 2003). - Les graines de bl traites par hydropriming, prsentent une augmentation considrable dans lactivit de glutathion rductase qui saccompagne avec une diminution de laccumulation de malondialdehyde (MDA). Ascorbate peroxydase (APX) :

-Les graines de concombre traites par lhydropriming par PEG marquent une augmentation de lascorbate peroxydase (BAILLY et al., 2000 ; WANG et al., 2003) ceci signifie son rle dans llimination des radicaux libres lors dun stress oxydatif. -Dans les graines des Olraceae (Spinacia olracea) la transition osmopriming des graines sches ltat de germination rprime les voies anti oxydantes dj prsente, et stimule dautres voies dtectables uniquement dans les graines imbibes impliquant lAPX (expliqu par la diminution de lactivit de la SOD, catalase, et augmentation de lactivit de lAPX). (CHEN et ARORA ; 2011) -Les graines de la courge, aprs un traitement par hydropriming, prsentent une augmentation de lactivit dascorbate peroxydase (WANG et al., 2003).

Figure 7: reprsente lactivit de : CAT, GR, SOD en fonction de la teneur en eau. (source : BAILLY et al., 2004)

Conclusion :Daprs les travaux tablis, nous concluons que lendurcissement est lun des prtraitements utiliss qui prsente un impact sur la synthse des systmes anti oxydants pour la dfense contre le stress oxydatif. Ces systmes ne constituent quune partie des divers mcanismes mis en jeu lors du phnomne dendurcissement, car dautres systmes interviennent galement. Nous avons essay de faire une synthse concernant ce sujet, mais trs peu de travaux ont t raliss, ce qui explique le peu dinformations que nous avons rapportes.

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