Étude de la translocation et de la métabolisation des huiles essentielles de citronnelle de Java et de cannelle de Ceylan par Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. & Lolium perenne L.

Abstract

The massive use of synthetic herbicides has given rise to much controversy, due to the growing resistance of weeds to these substances and the dangers they pose to humans and the environment. Biosourced phytopharmaceutical products with multisite activity and new modes of action have been the focus of research. Among these alternatives, the use of essential oils (EOs) as bioherbicides is a promising solution. To contribute to the study of EO-based bioherbicides, the translocation and metabolism of the main compounds of Ceylon cinnamon (Cinnamomum verum from the bark) and Java lemongrass (Cymbopogon winterianus from the aerial part of the plant) EOs were studied. The potential translocation of geraniol, citronellal, citronellol and trans-cinnamaldehyde in different plant organs was studied on the monocot L. perenne, and the dicot A. thaliana after foliar application of EOs. GC-MS results revealed translocation of all compounds from treated to untreated leaves after five days. Translocation to the roots was also observed but could not be quantified. Because of the variations in the concentration of these compounds between the two plants, the possible detoxification of these molecules was considered in A. thaliana. The ability of alcohol dehydrogenase to catalyze the interconversion of alcohols and aldehydes was indeed investigated for both EOs. The enzyme assays carried out showed that trans-cinnamaldehyde was metabolized into cinnamic alcohol, potentially by cinnamyl alcohol dehydrogenase to a greater extent in leaves than in roots. In contrast, the main constituents of lemongrass EOs do not appear to be modified by the enzymatic extract. To sum up, this master's degree work provides new insights into the translocation and metabolism of the main constituents of Java citronella (geraniol, citronellal and citronellol) and Ceylon cinnamon (trans-cinnamaldehyde) EOs, leading to new perspectives for research.

L’utilisation massive d’herbicides synthétiques a suscité de nombreuses controverses, notamment de par la résistance croissante des adventices à ces substances et de par les dangers qu’elle pose pour l’homme et l’environnement. Des produits phytopharmaceutiques biosourcés avec une activité multisite et de nouveaux modes d’action ont ainsi fait l’objet de recherches. Parmi ces alternatives, l’utilisation d’huiles essentielles (HEs) comme bioherbicides constitue une solution prometteuse. Afin de contribuer à l’étude des bioherbicides à base d’HEs, la translocation et la métabolisation des composés principaux des HEs de cannelle de Ceylan (Cinnamomum verum provenant de l’écorce) et de citronnelle de Java (Cymbopogon winterianus provenant des parties aériennes de la plante) ont été étudiées. Ainsi, la translocation potentielle du géraniol, du citronellal, du citronellol et du trans-cinnamaldéhyde a été étudiée dans différents organes de la monocotylédone L. perenne et de la dicotylédone A. thaliana à la suite d’une application foliaire des HEs. Les résultats des analyses GC-MS ont révélé la translocation de tous les composés depuis les feuilles traitées vers les feuilles non-traitées après cinq jours. La translocation vers les racines a également été observée mais les composés n’ont pas pu être quantifiés. En raison des variations de concentration de ces composés entre les deux plantes, la possible détoxification de ces molécules a été envisagée chez A. thaliana. Ainsi, la capacité de l’alcool déshydrogénase à catalyser l’interconversion d’alcools et d’aldéhydes a été approfondie pour les deux HEs. Les essais enzymatiques réalisés ont montré la métabolisation du trans-cinnamaldéhyde en alcool cinnamique potentiellement par la cinnamyl alcool déshydrogénase, et ce de manière plus importante dans les feuilles que dans les racines. À l’inverse, les constituants majoritaires de l’HE de citronnelle ne semblent pas être modifiés par l’extrait enzymatique réalisé. En résumé, ce travail de fin d’études apporte de nouvelles connaissances sur la translocation et la métabolisation des principaux composants de l’HE de citronnelle de Java (géraniol, citronellal et citronellol) et de cannelle de Ceylan (trans-cinnamaldéhyde) ouvrant ainsi de nouvelles perspectives de recherches.