La reponse et l'adaptation des plantes a un stress metallique mettent en jeu de nombreux mecanismes afin de limiter les effets nefastes des elements toxiques. Bien que certains de ces mecanismes soient bien caracterises, de nombreux acteurs cellulaires et moleculaires restent a identifier pour mieux comprendre la diversite des strategies mises en oeuvre dans ces processus complexes et vitaux pour les plantes. Dans un premier temps, nous nous sommes interesses au role de deux modifications post-traductionnelles, la phosphorylation et la methylation des proteines non-histone dans la reponse a un stress induit par deux elements non essentiels et toxiques, le cadmium (Cd) et l'uranium (U). Nous avons analyse la dynamique de ces modifications chez trois especes du genre Arabidopsis: A. thaliana et A. lyrata, deux especes sensibles au Cd, et A. halleri, espece naturellement capable de tolerer et d'hyper-accumuler ce metal toxique dans ses feuilles. En utilisant une combinaison d'analyses par Western blot et par spectrometrie de masse nous avons montre que les patterns de methylation des proteines changent au cours de stress metalliques. Puis, nous avons analyse l'expression des genes codant les enzymes impliquees dans les reactions de phosphorylation et methylation des proteines dans differentes conditions de stress. Ces analyses ont montre qu'un grand nombre de proteines kinases sont regules au niveau transcriptionnel par un stress metallique tandis que seules quelques une en ce qui concerne la methylation. Pour finir, nous avons mis en place un criblage genetique de mutants d'A. thaliana et identifie deux genes codant des proteines lysine methyltransferases impliques dans la tolerance au Cd. Dans un deuxieme temps, nous avons etudie les mecanismes cellulaires de la reponse du systeme racinaire d'A. thaliana lors d'une exposition a l'U. L'utilisation de differents systemes rapporteurs et la mesure de differents parametres physiologiques nous ont permis de mettre en evidence que l'architecture racinaire est fortement modulee en reponse a l'U et ceci de facon dose dependante. Cet effet est lie a l'inhibition du cycle cellulaire et a la synthese d'especes reactives de l'oxygene et d'oxyde nitrique dont l'accumulation provoque la mort cellulaire. Ces changements sont associes a une perturbation du transport et de la distribution de l'auxine dans les racines. Ces evenements sont temporellement correles avec l'accumulation de polymeres de defense (callose et lignine) impliques dans l'impermeabilisation des cellules et des parois. Cette etude confirme enfin que le stress induit par l'U est intimement lie a une perturbation de l'homeostasie de certains macronutriments (phosphate et fer) et partage les cascades de signalisation d'une carence en phosphate. Ce travail met en evidence des mecanismes de reponse et d'adaptation aux metaux toxiques a travers la regulation fine des phenomenes de methylation des proteines non-histone et l'identification de processus cellulaires impliques dans la reponse a la toxicite de l'U dans le systeme racinaire.