Effets physiologiques de l'atrazine à doses sublétales sur Lemna minor L. méthode de purification des chloroplastes et caractérisation des constituants protéiques et lipidiques des membranes granaires et thylakoïdiennes

Abstract

L'objectif principal de notre travail est de déterminer une relation entre les changements morphologiques observés chez les chloroplastes des plantes traitées par une dose sublétale d'atrazine (0,25 ppm) et la composition des membranes photosynthétiques en protéines, en lipides et en chlorophylles. Pour atteindre cet objectif, nous avons élaboré une méthode efficace de purification des chloroplastes et procédé à l'analyse systématique des principaux constituants membranaires. Les principales techniques que nous avons utilisées sont: les centrifugations, différentielles et sur gradient de densité, l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide et la chromatographie sur couche mince et en phase gazeuse. Nous résumons les résultats et les principales conclusions; L'extraction et la purification des chloroplastes de la Lemna minor ont été réalisées dans un milieu d'homogénéisation simple; sans la nécessité de l'utilisation de sels et de polymères glucidiques. Chez les plantes témoins, les chloroplastes forment une population homogène de densité de 1,15 g/cm3 tandis que ceux des plantes traitées à 0,25 ppm d'atrazine se partagent en deux groupes de densité respectives de 1,20 g/cm3 et de 1,23 g/cm3. Notre procédure d'extraction et de purification des chloroplastes permet d'atteindre un degré de purification supérieur à ceux des autres méthodes courantes. Les chloroplastes des plantes traitées présentent un degré de pureté légèrement plus élevé que celui des chloroplastes des plantes témoins. Les observations en microscopie électronique révèlent que les membranes photosynthétiques des chloroplastes traités sont peu denses aux électrons. Au contraire, le stroma au voisinage des membranes est très osmiophilique. De plus, les grana des chloroplastes des plantes traitées résistent davantage à l’éclatement que ceux des chloroplastes des plantes témoins. Les galactolipides et les phospholipides des membranes photosynthétiques de la Lemna minor sont, en quantité, dans les mêmes proportions que celles d'autres espèces végétales, notamment l'épinard et le blé. La PE et la PS sont aussi présentes dans ces membranes photosynthétiques bien qu'elles n'aient pas été retrouvées chez les chloroplastes de l'épinard. L'atrazine à dose sublétale fait accroître la quantité absolue de tous les groupes de lipides. Les augmentations en galactolipides, PG et 16:1t confirment l'augmentation dans la quantité des membranes granaires et thylakoïdiennes observée chez les plantes traitées. L'atrazine favorise aussi une augmentation de l'insaturation de la majorité des groupes de lipides de ces membranes chlorophylliennes. Les membranes chloroplastiques de la Lemna minor se séparent par électrophorèse sur gel de polyacrylamide-SDS en sept sous unités dont les six premières sont constituées de protéines et de chlorophylles tandis que la dernière est formée de chlorophylles libres. Ces sept sous­unités sont révélées par la présence des chlorophylles. Les chlorophylles se retrouvent principalement dans les fractions CPl, LHCP3 et LHCP1. L'atrazine semble perturber davantage le contenu en chlorophylles des membranes photosynthétiques que celui des protéines. Elle provoque une accumulation des chlorophylles dans les sous-unités LHCP3 et CL. De plus, nous avons observé trois nouvelles fractions protéiques révélées par le bleu de Coomassie. Celles-ci ne seraient pas associées à l'une ou l'autre des sept sous-unités. En conclusion, nous avons mis au point une méthode très satisfaisante d'extraction et de purification des chloroplastes des L. miner traitées ou non par l'atrazine. L'analyse des principaux constituants membranaires a révélé des augmentations dans la masse du DGG, du DDG, du PG, de la PC, de la PE et du 16:1t du PG. De même une augmentation des chlorophylles dans LHCP3 et CL et leur diminution dans CP1, CPa, LHCP1 et LHCP2 ont été identifiées. Finalement nous avons observé chez les chloroplastes des plantes traitées l'apparition de grains d'amidon et une plus faible densité aux électrons de leurs membranes photosynthétiques. Tous les résultats de cette étude suggèrent fortement que la nouvelle organisation des grana et l'augmentation de la densité des chloroplastes intacts des plantes traitées par une dose de 0,25 ppm d'atrazine proviennent des modifications mentionnées ci-haut