Étude des effets d’un plasma froid d’air ambiant sur la physiologie des graines d'Arabidopsis - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Investigating the effects of cold ambient air plasma on Arabidopsis seed physiology

Étude des effets d’un plasma froid d’air ambiant sur la physiologie des graines d'Arabidopsis

Jonas August
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1230448
  • IdRef : 267867522

Résumé

Cold ambient air plasmas (C2APs) are weakly ionised gases composed of reactive oxygen and nitrogen species, energetic free electrons, metastable species and photons in the UV and visible spectral ranges. Due to their electrical, thermal, radiative and chemical properties, these processes appear to be relevant for improving the germination properties of seeds. Furthermore, cold plasmas are a promising technological solution that can be an alternative to agrochemicals to face modern agriculture issues. The studies carried out during the thesis consisted in understanding the effects of C2APs on the seed physiology of a model species in biology: Arabidopsis thaliana. A first study was carried out to understand how water content can modify the electrical properties of seeds and their interaction with the properties of cold plasma. The observation and analysis of the physiological modifications of C2APs-treated seeds allowed (i) to identify the optimal biological and physical conditions of seed dormancy release and (ii) to link this phenomenon to the cytoplasmic glass transition within seed tissues. Finally, to understand the effects of plasma on the germinative properties of seeds, the biological processes triggered after exposure to C2APs were analysed from the dry state to the seed imbibition phase leading to germination. The role of oxidative reactions, anatomical changes (studied by tomography), and regulation of gene expression were demonstrated. The results obtained were correlated and discussed in order to highlight the mechanisms governing the dormancy breaking and the change in physiological status of Arabidopsis seeds induced by C2APs treatment.
Les plasmas froids d’air ambiant (PFA2) sont des gaz faiblement ionisés composés d’espèces réactives de l’oxygène et de l’azote, d’électrons libres énergétiques, d’espèces métastables et de photons dans les domaines spectraux UV et visible. En raison de leurs propriétés électriques, thermiques, radiatives et chimiques, ces procédés apparaissent pertinents pour améliorer les propriétés germinatives des semences. De plus, les plasmas froids sont une solution technologique prometteuse pour remplacer les produits agrochimiques et faire face aux problèmes de l'agriculture moderne. Les études menées pendant la thèse ont permis de comprendre les effets des PFA2 sur la physiologie des semences d’une espèce modèle en biologie : Arabidopsis thaliana. Une première étude a été menée pour comprendre comment la teneur en eau peut modifier les propriétés électriques des graines et leur interaction avec les propriétés du plasma froid. Puis, l’observation et l’analyse des modifications physiologiques des semences traitées par PFA2 ont permis (i) d’identifier les conditions biologiques et physiques optimales à la levée de dormance des semences et (ii) de lier ce phénomène à la transition vitreuse cytoplasmique des tissus de la graine. Enfin, pour comprendre les effets du plasma sur les propriétés germinatives des semences, les processus biologiques déclenchés après exposition au PFA2 ont été analysés de l’état sec à la phase d’imbibition des graines menant à la germination. Le rôle des réactions oxydatives, des changements anatomiques (évalués par tomographie), et de la régulation de l’expression des gènes ont été mis en évidence. Les résultats obtenus ont été corrélés et discutés afin d’expliciter les mécanismes régissant la levée de dormance et le changement d’état physiologique des graines d’Arabidopsis par le traitement au PFA2.
Fichier principal
Vignette du fichier
AUGUST_Jonas_these_2022.pdf (7.92 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04001682 , version 1 (23-02-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04001682 , version 1

Citer

Jonas August. Étude des effets d’un plasma froid d’air ambiant sur la physiologie des graines d'Arabidopsis. Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Sorbonne Université, 2022. Français. ⟨NNT : 2022SORUS428⟩. ⟨tel-04001682⟩
179 Consultations
102 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More