Étude des effets génotoxiques et de l'induction des phytochélatines chez Vicia faba (Fabaceae) exposée au cadmium : application du test Vicia micronoyaux à des matrices complexes
Résumé
Higher plants demonstrate defence mechanisms whereby they are able to respond to both nutrient deficiencies and toxicants. In this work, cadmium genotoxicity and quantitative relationshps between different hierarchical endpoints in Vicia faba (broad bean) cultivated in both contaminated environment (i.e. hydroponical and soils) were studied. Increases of miaonucleus (MN) frequencies (genotoxicity endpoint), phytochelatins induction and antioxidative enzyme activities (i.e. superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase, catalase, glutahone reductase) and manodialdehyde (MDA), indicator of lipid peroxidation, were analysed. To study the process of stress 1 adaptation in Vicia faba plants, different realistic CdCl2, concentrations were employed. f In hydroponic culture, the increase of micronucleus frequency was the first cadmium i , exposure effect that appeared (LOEC: 7,5 10-8 M CdCl2). Then decreases of antioxidative enzymes activities were observed (APX, SOD, CAT at 10-'M; MDA for 10-5M). Phytochelatins induction was detected from IO-~Mb, ut it was more effective from 10-'M. A tirne-concentration dependent response of cadmium was observed, for these cadmium exposure indicators. A tissue dependent response of cadmium was observed for enzymes activities and phytochelatins induction too. The micronuclei bioassay was also tested with V. faba plants directly exposed in cadmium polluted soils and on leachates from multi contaminated soils. Our results suggest that the synthesis of phytochelatins, observed in higher degrees of stress, was related to the inactivation of other tolerance mechanisms and that it was associated with the metabolic cost of these mechanisms. The results also show that V. faba micronuclei bioassay would be efficient for in situ studies of contaminated soils
Les plantes supérieures possèdent des mécanismes de défense leur permettant de supporter le manque de nutriments ainsi que la présence de polluants. Ces travaux, menés à la fois en milieu hydroponique et solide, ont permis d'étudier les relations entre génotoxicité et activation de certains mécanismes de défense, vis-à-vis du cadmium chez Vicia faba (fève). L'augmentation de la fréquence des micronoyaux (sélectionnée en tant que biomarqueur de génotoxicité), l'induction des phytochèlatines, ainsi que l'activité d'enzymes du stress oxydant (i.e. superoxyde dismutase, ascorbate péroxydase, guaïacol péroxydase, catalase, glutathion réductase) et la quantité de malondialdéhyde (MDA), indicateur de péroxydation lipidique, ont été analysées. Afin d'étudier tous ces biomarqueurs, une gamme de concentrations en chlorure de cadmium (CdCl2,) proche des concentrations retrouvées lors de pollutions environnementales a été choisie. Dans l'ordre, en partant des concentrations les plus faibles, le premier biomarqueur d'exposition observé, en milieu hydroponique, est l'augmentation de la fréquence des micronoyaux (LOEC= 7,5 10-8M CdCl2,), suivie de la diminution des activités enzymatiques(APX, SOD, CAT à 10-7M; MDA h 10-5M). Bien qu'induites dès 10-7M, la présence de l'ensemble des phytochèlatines (PC) ne sera réellement établie qu'à partir de 10-7M. La réponse de ces biomarqueurs d'exposition au cadmium dépend du temps et de la concentration. Les tissus jouent, eux aussi, un rôle dans l'induction des PC et dans les niveaux d'activités enzyrnatiques. Le test V. faba micronoyaux a été effectué en exposition directe en milieu solide, ainsi qu'avec des lixiviats provenant de sols multicontamines. Les résultats obtenus suggèrent que l'induction des PC, observée à des niveaux de stress plus éleves, est en relation avec l'inactivation des autres mécanismes de tolérance étudiés. Elle est aussi associée au coût métabolique qu'elle engendre. Les résultats montrent enfin que le test V. faba micronoyaux en phase solide pourrait être efficace dans le cas d'études in situ de sols contaminés
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