Les limitations de la photosynthèse lors d’un stress oxydant

La capacité d’assimilation du carbone est un facteur clé de la croissance et de la productivité des végétaux. Chez les plantes en C3, l’acquisition photosynthétique du carbone est principalement régulée par des limitations de la diffusion du CO₂, à travers la conductance stomatique et mésophyllienne (gm), ainsi que par des contraintes biochimiques liées à l’activité de la Rubisco. En conditions de stress, la contribution relative de ces limitations peut fortement varier, influençant ainsi la tolérance/sensibilité des espèces/génotypes. Notre objectif est d’identifier, en quantifiant ces limitations, les facteurs clés de la capacité photosynthétique en situation de stress, afin de mieux comprendre comment minimiser ses pertes en conditions environnementales changeantes. Nos travaux ont mis en évidence une forte variabilité intra-spécifique de la réponse photosynthétique face à un stress oxydant chronique. En particulier, gm a montré une diminution très marquée sous l’effet de l’ozone (jusqu’à 72 %) (Joffe et al., 2022), en faisant de gm le principal facteur limitant de l’assimilation carbonée. Cette baisse est soutenue par des modifications anatomiques, notamment un épaississement des parois des cellules du mésophylle et un repositionnement des chloroplastes vers le centre de la cellule (Joffe et al., 2024). Ces recherches utilisent l’ozone comme médiateur de stress oxydant. Pour cela, le laboratoire dispose d’un dispositif unique de fumigation à l’ozone en conditions contrôlées (plateforme PEPlor).

Répartition fonctionnelle entre croissance et défense lors d’un stress oxydant

Le compromis entre croissance, essentielle à l’acquisition des ressources, et défense, garantissant le maintien et la survie, repose sur un équilibre finement régulé. L’étude de cette relation croissance-défense est particulièrement complexe en raison de la diversité des stratégies de défense adoptées par les végétaux et de la difficulté à estimer leur coût en ressources. Si la défense constitutive fait partie intégrante de cet équilibre, la défense induite, déclenchée en réponse à une contrainte environnementale, peut perturber cette relation et entraîner une réduction de la croissance. Nos travaux visent à mieux comprendre les modifications métaboliques engendrées par une contrainte oxydante en i) décomposant les contributions relatives des différentes composantes de l’arsenal de défense, et ii) identifiant les modifications métaboliques sous-tendant cette réponse. Nos résultats montrent une contribution significative du métabolisme secondaire, notamment de certains phénols et catabolites des chlorophylles, ainsi que des métabolites ascorbate et glutathion. Nous avons développé une nouvelle méthode d’analyse par HPLC-MS des formes réduites et oxydées de l’ascorbate et du glutathion, alliant fiabilité et efficacité accrues. Enfin, nos résultats suggèrent que la PEPc pourrait jouer un rôle dans l’approvisionnement en squelettes carbonés pour soutenir la défense cellulaire.