Collecte d’exsudats de racines de luzerne pour étudier l’impact du phtalate de di(2-éthylhexyle) sur la production de métabolites

Le phtalate de di(2-éthylhexyle) (DEHP) est un composé chimique synthétique largement utilisé dans divers plastiques et polymères comme plastifiant pour améliorer leur plasticité et leur résistance. Au cours des dernières années, un nombre croissant d’études ont suggéré que le DEHP est un perturbateur endocrinien et a des effets néfastes sur les systèmes respiratoire, nerveux et reproducteur des humains et des autres animaux ^1,2,3. Compte tenu de son risque pour la santé, l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis, l’Union européenne et le Centre de surveillance environnementale de Chine ont tous classé le DEHP dans la liste des polluants prioritaires. Le sol a été considéré comme un puits important de DEHP dans l’environnement, en raison de l’application de paillage plastique et d’engrais organiques, de l’irrigation avec des eaux usées et de l’application de boues^{agricoles 4}. Comme prévu, le DEHP a été détecté de manière omniprésente dans les sols des terres agricoles, dont la teneur atteint même jusqu’à milligrammes par kilogramme de sol séché dans certaines régions de Chine ^5,6. Le DEHP peut pénétrer dans les plantes principalement par les racines et subir une bioamplification à différents niveaux trophiques dans les écosystèmes du sol⁷. Par conséquent, au cours des dernières décennies, des préoccupations importantes ont été soulevées au sujet du stress induit par le DEHP dans les usines.

Les plantes sont généralement vulnérables à l’exposition au DEHP. Il a été observé que le stress du DEHP exerce un effet néfaste sur la germination des graines et le métabolisme normal, inhibant ainsi la croissance et le développement des plantes ^8,9. Par exemple, le DEHP peut induire des dommages oxydatifs aux cellules mésophylles, diminuer la teneur en chlorophylle et en osmolytes, et élever les activités enzymatiques antioxydantes, entraînant éventuellement une baisse du rendement et de la qualité des plantes comestibles^10,11. Cependant, la plupart des études antérieures sur la réponse des plantes au stress du DEHP se sont concentrées sur le stress oxydatif et les caractéristiques physiologiques et biochimiques. Les mécanismes correspondants associés au métabolisme des plantes sont moins étudiés. Les exsudats racinaires sont un terme générique décrivant les composés que les racines des plantes sécrètent et libèrent dans l’environnement. Ils ont été considérés comme les milieux d’interaction entre les plantes et le sol de la rhizosphère, jouant un rôle important dans le soutien de la croissance et du développement^{des plantes 12}. Il est bien connu que les exsudats racinaires représentent environ 30% à 40% de tout le carbone photosynthétique¹³. Dans les milieux pollués, les exsudats racinaires sont impliqués dans l’amélioration de la tolérance des plantes au stress des polluants par métabolisme ou exclusion externe¹⁴. En conséquence, une compréhension approfondie de la réponse des exsudats racinaires des plantes au stress de pollution peut aider à révéler les mécanismes sous-jacents associés à la biochimie cellulaire et aux phénomènes biologiques¹⁵.

La technologie métabolomique fournit une stratégie efficace pour mesurer un grand nombre de métabolites de petites molécules simultanément dans les cellules 16,17, les tissus¹⁸, et même les exsudats d’organismes ¹⁹, y compris les sucres, les acides organiques, les acides aminés et les lipides. Par rapport aux méthodes d’analyse chimique traditionnelles ou classiques, l’approche métabolomique augmente considérablement le nombre de métabolites pouvant être détectés²⁰, ce qui peut aider à identifier les métabolites de manière plus débitée et à identifier les voies métaboliques clés. La métabolomique a été largement utilisée dans le domaine de la recherche sur la réponse biologique dans les environnements de stress, tels que les métaux lourds²¹, les polluants émergents²² et les nanoparticules¹⁹. La plupart de ces études sur les plantes se sont concentrées sur les changements métaboliques dans les tissus végétaux intérieurs, alors que peu ont été rapportées sur la réponse des exsudats racinaires au stress environnemental. Par conséquent, le but de cette étude est d’introduire des lignes directrices générales pour la collecte d’exsudats de racines de luzerne afin d’étudier l’impact du DEHP sur la production de métabolites. Les résultats fourniront une orientation méthodologique pour l’étude de suivi de la métabolomique végétale par le DEHP.