Lipophilic components of the brown seaweed, Ascophyllum nodosum, enhance freezing tolerance in Arabidopsis thaliana

Des extraits de l’algue brune Ascophyllum nodosum augmentent la tolérance des végétaux aux stress environnementaux tels que la sécheresse, la salinité et le gel. Toutefois, on connaît mal les mécanismes moléculaires en jeu et la nature des composés bioactifs présents dans les extraits d’algue qui entraînent cette tolérance accrue au stress. Nous avons étudié les effets d’extraits de A. nodosum et de leurs sous fractions organiques sur la tolérance au gel de Arabidopsis thaliana. Les extraits de A. nodosum et leur fraction lipophile augmentaient significativement la tolérance au gel dans des essais in vitro et in vivo. Contrairement aux plantes traitées, les plantes non traitées présentaient une chlorose sévère et des dommages tissulaires et ne se rétablissaient pas après une exposition à des températures de -7,5 °C in vitro et -5,5 °C in vivo. La mesure des pertes d’électrolytes a révélé que le traitement à l’extrait réduisait la valeur de TL₅₀ de 3 °C chez les plantes traitées, et le test de viabilité des cellules a démontré une réduction de 30 à 40 % des zones de tissus endommagés chez ces dernières, comparativement aux témoins traités avec de l’eau. De plus, des observations histologiques de sections de feuilles ont révélé que les extraits contribuaient significativement à maintenir l’intégrité des membranes en présence de gel. Les plantes traitées présentaient 70 % moins de dommage aux structures chlorophylliennes que les témoins après un gel, une observation corrélée à l’expression réduite des gènes AtCHL1 et AtCHL2 encodant la chlorophyllase. En outre, le traitement à l’extrait de A. nodosum modulait l’expression des gènes de la réponse au froid, COR15A, RD29A et CBF3, ce qui se traduisait par une augmentation de la tolérance au gel. Chez les plantes traitées avec la fraction lipophile de A. nodosum à -2 °C, nous avons observé une augmentation de l’expression des transcrits de RD29A (plus de 2,6x) de CBF3 (1,8x) et de COR15A (2,0x). Dans l’ensemble, les résultats indiquent que des composés chimiques présents dans les extraits de A. nodosum protègent l’intégrité de la membrane et influencent l’expression des gènes de réponse au stress entraînant une tolérance au gel chez A. thaliana.