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Le stress thermique survient lorsque la température foliaire (E3) sort de la plage enzymatique optimale : par excès (dénaturation des membranes rubisco et thylakoïdes, T > 40-45°C) ou par défaut (gel, T < 0°C : cristallisation de l'eau dans l'apoplaste et éventuellement dans les cellules). L'interface feuille-atmosphère (E6) détermine la température réelle de la feuille et est le point d'action des réponses adaptatives : ouverture des stomates pour le refroidissement, synthèse de protéines de choc thermique (HSP) ou cryoprotecteurs (saccharose, proline, protéines LEA).

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