Les herbicides et leur mélange : comment affectent-ils la photosynthèse de microcystis aeruginosa?

227 Pages·2009·7.33 MB·French

by  Durand, Liane

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL

LES HERBICIDES ET LEUR MÉLANGE:

COMMENT AFFECTENT-ILS LA PHOTOSYNTHÈSE DE MfCROCYSTfS

AERUGINOSA?

MÉMOIRE

PRÉSENTÉ

COMME EXIGENCE PARTIELLE

DE LA MAÎTRISE EN BIOLOGIE

PAR

LIANE DURAND

JANVIER 2009
UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL

Service des bibliothèques

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commercialiser ou non ce travail dont [il] possède un exemplaire.»
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier le docteur Philippe Juneau qui m'a ouvert les portes de son laboratoire et
de la recherche afin que je puisse connaître Je fascinant monde de la recherche scientifique.
Je tiens aussi à remercier le docteur Radovan Popovic qui par sa passion et sa grande chaleur
humaine a su m'insuffler de l'intérêt pour la préservation de l'environnement et les processus
primordiaux des plantes.
Je tiens à remercier Denis Flipo pOlir sa grande patience et son aide lorsque je travaillais
avec le cytomètre en flux. Son aide m'a été précieuse, sans lui je n'y serais pas arrivée.
Je remercie ce comité qui prendra la peine de lire et de commenter ce document afin que je
puisse le parfaire et laisser un écrit à la hauteur des recherches que j'ai menées.
Merci à ma famille qui, par sa seule présence, me donnait le courage de continuer. Tout ce
que je fais présentement et ferai tout au long de ma vie, je le lui dédie. Ma famille est mon
moteur et ma force. Elle est le fondement de ma vie.
TABLE DES MATlÈRES
USTE DES FrGURES ix
USTE DES TABLEAUX xvi
LISTE DES SyMBOLES xxiv
RÉSUMÉ xxvi
INTRODUCTION
Problématique agricole /
Microcystis aeruginosa '" /
Effets des herbicides sur la cyanobactérie Microcystis aeruginosa 2
CHAPITRE I
I. HERBICIDES 5
Ll. Présence des herbicides dans le milieu 5
1.2. Mode d'action des produits phytosanitaires utilisés couramment.. 7
1.3. Interaction des herbicides 13
lA. Concentration addition versus action indépendante l4
rr
CHAPITRE
II. EFFETS DES HERBICIDES SUR L'ENVIRONNEMENT AQUATIQUE 17
2.1. Effets sur les organismes photosynthétiques 17
2.2. Effets sur les cyanobactéries ~1
IV
2.3. ProducLion des espèces réactives oxygénées 22
CHAP[TRE [[[
m.
LA PHOTOSYNTHÈSE 24

3.1. Aperçu général 24

3.2. Phase claire de la photosynthèse 25

3.3. Phase obscure de ta photosynthèse 29

3.4. Les antennes collectrices de lumière des cyanobactéries se distinguent. 31

CHAPITRE IV

[V. LA FLUORESCENCE 36

4.1. Dissipation de l'énergie lwnineuse et fluorescence 36

4.2. Principes à la base de l'analyse au Pulse Amplitude modulation (PAM) 37

4.3. Paramètres du PAM 39

4.3.1 Les paramètres liés aux mesures de fluorescence faites au PAM .40

4.4. Paramètres du Plant Efficiency Analyser (PEA) 42

4.5. Effets des stress sur le transport des électrons et la cinétique de fluorescence .43

4.6. Défense des organismes photosynthétiques 45

CHAPITRE V

V. MATÉRIEL ET MÉTHODES .48

5.1. Matériel biologique .48

5.2. Milieu de culture 49

5.3. Tests sur les effets des herbicides sur la photosynthèse de Microcystis aeruginosa. 50

5.3.1. Herbicides 50

5.4. Tests fluorimétriques 53

5.5. Espèces réactives oxygénées 55

5.6._Dosage de la chlorophylle 55

5.7. Spectres d'absorption 56
v
5.8. Statistiques ~ 56
CHAPITRE VI

Vr. RÉSULTATS ET DISCUSSION: UTCe 299 58

6.1. AATREX 58

6.l.l. Croissance _ 58

6.1.2 Contenu en chlorophylle 58

6.1.3. Volume cellulaire et granulosité 60

6.1.4. Espèces réactives oxygénées 62

6.1.5. PAM 63

6.1.6. PEA , 64

6.1.7. Analyse condensée 69

6.2. DUAL MAGNUM ET DUAL [[ MAGNUM 72

6.2.1. Croissance 72

6.2.2. PAM 72

6.2.3. PEA 72

6.3. PRlMEXTRA II MAGNUM 75

6.3.1. Croissance 75

6.3.2. Cont~nu en chlorophylle 75

6.3.3. Volume cellulaire et granulosité 77

6.3.4. Profil pigmentaire 83

6.3.5. Espèces réactives oxygénées 85

6.3.6. PA.M 87

6.3.7. PEA 92

6.3.8. Analyse condensée 95

6.4. PRIMEXTRA RECONSTITUÉ: :..,., 101

6.4.1. Croissance 101

6.4.2. Volume cellulaire _ 103

6.4.3. PAM 104

6.4.4. PEA 108
VI
6.5. BENüXACüR 112

6.5.1. Croissance 112

6.5.2. Volume cellulaire 112

6.5.3. PAM 113

6.5.4. PEA 114

6.5.5. Analyse condensée 116

CHAPITRE VU
VII. RESULTATS ET DISCUSSION: UTCC 632 118

7.1. AATREX 118

7.1.1. Croissance 118

7.1.2. Contenu en chlorophylle 118

7. L.3. Volume cellulaire et granulosité 119

7.1.4. Espèces réactives oxygénées 120

7.1.5. PAM 122

7.1.6. PEA · 124

7.1.7. Analyse condensée 126

7.2. DUAL MAGNUM ET DUAL Il MAGNUM 127

7.2.1. Croissance : 127

7.2.2. PAM 127

7.2.3. PEA 128

7.3. PRlMEXTRA Il MAGNUM 130

7.3.1. Croissance 130

7.3.2. Contenu en chlorophylle 130

7.3.3. Volume cellulaire et granulosité 132

7.3.4. Profil pigmentaire 133

7.3.5. Espèces réactives oxygénées 134

7.3.6. PAM 135
vu
7.3.7. rEA 137

7.3.8. Analyse condensée JAl
7.4. PRlMEXTRA RECONSTITUÉ 143

7.4. L. Croissance L43
7.4.2. Volume cellulaire 144

7.4.3. PAM L46
7.4.4. PEA 148

7.5. BENOXACOR 151

7.5.1. Croissance 151

7.5.2. Volume cellulaire 15 L
7.5.3. PAM 15L
7.5.4. PEA ' 153

vm
CHAPITRE
VIII. COMPARAISON ENTRE LES DIFFÉRENTS HERBICIDES 158

8.1.UTCe 299 L58

8.Ll PAM 158

8.1.2.PEA 159

8.2. UTCC 632 l60
8.2.1. PAM 160

8.2.2. PEA 161

8.3. Spectres d'absorbances 162

8.4. Différences entre les espèces 163

CONCLUSION ~ 165

RÉFÉRENCES 169
VIII
ANNEXE A 196

ANNEX.E B '" 198
LLSTE DES HGURES

Figure 1.1. Photosystème H ,.. &
Figure 3.1. Schéma illustrant les composantes de l'appareil photosynthétique 25
Figure 3.2. Cycle de l'oxydation de l'eau dans le complexe de dégagement d'oxygène. Il est
proposé que le système d'oxydation de l'eau passe par 5 étapes successives de SO à S4. Le
transfert des électrons de l'eau (2 HIO) s'effectue en une étape; le complexe emmagasine donc
4 e' (état So). Le complexe cède ensuite ces électrons successlvement 1 à 1 en 4 étapes (S" SI,
S} et S4) à quatre molécules de P680+ apparues consécutivement à l'absorption de 4 photons, ce
qUi régénère les 4 molécules P680 qUI sont susceptibles d'être à nouveau
excitées 27
Figure 3.3. Régénération du P680 . Chaque électron émis au cours de ce cycle lors de la
transition entre deux états S (ici SI/SI) permet la régénération d'une molécule çle
chlorophylle., , , ,.. , '" , 27
Figure 3.4. Cycle simplifié de Calvin Benson. Pour fonctionner, il nécessite des intermédiaires
énergétiques (ATP et NADPH) produits par la phase photochimique. Le cycle comporte trois
étapes essentielles: l'incorporation proprement dite du CO2 , [a réduction du L,3­
phosphoglycérate en trioses, puis la régénération du RUBP à partir d'une fraction des trioses
formés .30
Figure 3.5. Régénération du Ribulose 1-5 bis phospate à partir des trioses phosphate. Seuls les
nombres de carbones des molécules sont pris en compte pour représenter le processus de
régénération 30
Figure 3.6. Antennes collectrices de lumières chez les plantes vertes et les algues vertes et les
complexes antennaires phycobilisomes. LHC (Iight harvesting complex) est l'antenne
collectrice de lumière autour du PSU des plantes vertes et des algues. le phycobilisome estla
structure en éventail au dessus du PSU des cyanobactéries 32