Academic literature on the topic 'Génomique des plantes'

Depuis les années 2000, le développement de la génomique permet une connaissance étendue de l’ADN des plantes et animaux domestiques. Cette innovation transforme la façon dont ceux-ci sont évalués, sélectionnés et mis sur le marché. Couplée à des changements politiques et règlementaires, cette technologie contribue à faire évoluer les arrangements institutionnels dans le champ étudié - ici celui de l’amélioration génétique animale - aussi bien au niveau des dispositifs nationaux que des pratiques des acteurs. La libéralisation en cours questionne notamment la dimension collective de la production du progrès génétique et les droits de propriétés sur les ressources génétiques. Dans une perspective comparative impliquant la France, l’Irlande et les Pays-Bas, cette synthèse a pour objectif de présenter la pluralité des arrangements institutionnels établis dans le champ de la sélection génomique de la race bovine Holstein. Elle met d’abord en évidence trois régimes institutionnels qui présentent des arrangements différents notamment entre organisations publiques et privées. Ensuite, cette diversité d’arrangements est précisée par l’analyse des instruments contractuels entre entreprises de sélection et éleveurs via des modèles d’organisation de la production et des échanges de ressources génétiques (sous leurs formes biologiques et informationnelles). Ces modèles illustrent la diversité des formes de propriété dont ces ressources génétiques font l’objet entre éleveurs et entreprises et montrent que les rôles respectifs de ces acteurs sont redéfinis. Ces résultats permettent de mieux comprendre le développement d’une logique libérale (aux Pays-Bas) en dualité avec le renforcement (en Irlande) ou la fragilisation (en France) d’une logique coopérative de production du progrès génétique.

Le virus de l’hépatite delta, aussi appelé virus de l’hépatite D ou HDV, est un agent viral défectif à ARN de polarité négative. Il se réplique dans les cellules de mammifère et infecte l’homme. Son génome est un petit ARN circulaire monocaténaire d’environ 1 680 nucléotides. Pour se propager, HDV a cependant besoin d’un autre virus, le virus de l’hépatite B (HBV), qui lui fournit les protéines d’enveloppe nécessaires à l’assemblage de ses virions et à la propagation de l’infection. Les manifestations cliniques graves de l’infection combinée HBV-HDV vont des formes aiguës d’hépatites fulminantes aux formes chroniques de fibroses du foie (cirrhose), qui peuvent conduire à un carcinome hépatocellulaire. Une originalité de l’HDV repose sur la ressemblance de son génome avec celui des viroïdes, des agents infectieux des plantes constitués de petits ARN circulaires non encapsidés. Dépourvu de toute activité réplicase virale, l’HDV doit utiliser l’activité ARN polymérase-ADN dépendante de la cellule qu’il infecte pour répliquer son ARN génomique. Comment dès lors, cette réplication se réalise ? Nous aborderons dans cette revue les principales étapes de la transcription et de la réplication de ces ARN viraux.

La problématique de la variabilité morphologique des feuilles et fruits de nombreuses plantes locales multifonctionnelles préoccupe les chercheurs africains. À cela s’ajoute la menace de disparition de certaines de ces plantes vivant encore naturellement. Dans la zone agroécologique des hautes savanes guinéennes de l’Adamaoua au Cameroun se rencontre Syzygium guineense var. macrocarpum (Engl.) F. White, une myrtacée endémique. Pour sa domestication, un problème de choix des sous-variétés à retenir s’est posé. L’ethnobotanique étant la relation entre l’Homme et les plantes dans un milieu donné à travers le temps, la prise en compte du savoir et des préférences locales était indispensable. Par ailleurs, les objectifs visaient à identifier, décrire et déterminer les descripteurs morphologiques (qualitatifs et quantitatifs) et les sous-variétés de la plante. Les personnes enquêtées étaient constituées de 218 hommes et femmes appartenant à neuf ethnies différentes. Dans des quadrats de 100 m x 100 m, 256 arbres des sous-variétés de la plante ont été sélectionnés. Le dispositif expérimental était un plan factoriel (8 x 4 x 8 x 3) : 8 x 4 pour l’unité expérimentale ; 8 pour le nombre de sites d’étude ; 4 pour le nombre de sous-variétés ; 3 pour le nombre de répétitions (3 feuilles et 3 fruits sur chaque pied), les sites étant le traitement principal et les sous-variétés le traitement secondaire. L’évaluation des descripteurs morphologiques a été respectivement faite sur 768 feuilles et fruits. Les critères de différenciation paysanne étaient liés à l’observation (couleur, forme, etc.) des arbres, feuilles et fruits. Les descripteurs de l’accessibilité à une meilleure luminosité de l’arbre, du rendement et du développement végétatif pourront servir de références lors de la domestication de la plante. Les sous-variétés 1, 2 et 3 étaient hautement significatives, de par leur valeur d’usage ethnobotanique total, supérieure à 3 parmi les 4 recensées. Des études moléculaires utilisant les ADN génomiques (chloroplastique et ribosomal) permettront de tirer une conclusion définitive quant à l’origine environnementale ou moléculaire de la variabilité observée au sein de la plante dans cette zone.

Introduction. L’acidification de l’huile de palme détermine la qualité et la stabilité de cette importante denrée alimentaire. Cette synthèse analyse les causes de l’acidification de l’huile et son impact sur la qualité et la stabilité de l’huile. Les enjeux liés à la réduction de l'acidification de l'huile et les approches utilisées sont aussi analysés, en particulier la réduction par l’amélioration génétique. Littérature. L'acidification est principalement due à l’action de la lipase endogène du mésocarpe, mais peut aussi être causée par des lipases microbiennes ou une hydrolyse autocatalytique. Plusieurs facteurs, notamment le matériel végétal, les conditions de récolte et de traitement post-récolte des régimes, d’extraction et de conservation de l’huile impactent de manière significative l’acidification de l'huile. L’acidification réduit la qualité et la valeur marchande de l’huile et engendre une baisse de productivité. Des fonds génétiques à faible acidité ont été identifiés. La variabilité de ce caractère rend possible la sélection variétale. Un gène impliqué dans l'acidification de l'huile est identifié, mais l’action d’autres gènes ou facteurs génétiques est soupçonnée. Conclusions. Ces recherches ont permis la récente commercialisation des premiers palmiers avec une huile faiblement acide. Ceci améliorera la qualité de l'huile tout en augmentant le rendement et en facilitant la gestion des opérations de récolte et de post-récolte, en particulier pour les petits producteurs. Il est nécessaire de continuer la recherche de tous les facteurs génétiques impliqués au niveau du genre Elaeis. La validation des ressources génomiques permettrait la sélection assistée par marqueurs de variétés à faible acidité de l’huile.

L'adaptation des plantes à la vie terrestre il y a 500 millions d'années a joué un rôle majeur dans l'évolution de la vie sur Terre. Les plantes jouent toujours un rôle crucial à l'heure actuelle, en tant que base de la plupart des écosystèmes et, par conséquent, base de toutes les civilisations humaines. Comprendre leur adaptation aux modifications passées et présentes de leurs conditions de vie est une clef pour comprendre le passé et être capable de répondre aux défis agricoles futurs. Les sciences végétales ont fait de grands progrès dans la compréhension de la réponse des plantes à leur environnement, mais la plupart des études se sont concentrées sur la lignée des angiospermes, qui comprend les plantes cultivées. Néanmoins, pour avoir une vision plus large de l'adaptation des plantes terrestres (Embryophytes) à diverses conditions, dans le cadre de 500 millions d'années d'évolution sur la terre ferme, il est essentiel d'étudier d'autres lignées de plantes terrestres. Dans cette logique, ce travail se focalisera sur la plante modèle non vasculaire Marchantia polymorpha, dont la lignée a divergé des plantes vasculaires il y a environ 480 millions d'années. Nous avons développé un ensemble de données sur la diversité intraspécifique qui nous a permis de mettre en évidence certains mécanismes d'adaptation chez M. polymorpha. L'analyse des signatures de sélection sur les gènes nous a permis de distinguer les fonctions conservées soumises à une forte sélection purificatrice des fonctions variables soumises à une sélection équilibrante ou à des balayages sélectifs. En utilisant cet ensemble de données sur la diversité intraspécifique, des études d'association à l'échelle du génome (GWAS) ont pu être réalisées sur la réponse de M. polymorpha aux conditions climatiques mais aussi au champignon pathogène Colletotrichum nymphaeae (stress biotique). Enfin, un pangénome basé sur les gènes a été construit et a permis d'identifier des gènes avec une variation de présence-absence entre les accessions, qui sont souvent associés à la réponse au stress et à l'adaptation locale. En croisant ces trois approches, nous avons trouvé des familles de gènes qui semblent impliquées dans la réponse de M. polymorpha aux stress. Parmi elles, on peut citer les terpènes synthases, les peroxydases, les NBS-LRR (NLR), les lectines, les lipoxygénases ou les polyphénols oxydases. La plupart de ces fonctions sont partagées avec d'autres plantes terrestres, ce qui montre que la plupart des mécanismes généraux d'adaptation sont assez conservés chez les Embryophytes. Néanmoins, la plupart de ces familles de gènes présentent des caractéristiques propres à la lignée, telles que des gènes spécifiques, des expansions de famille ou des transferts horizontaux de gènes, qui différencient l'organisation des familles de gènes chez les Marchantia de celle connue chez les angiospermes. L'ensemble de ces résultats montre que les plantes terrestres partagent la plupart de leurs mécanismes d'adaptation, hérités de leur dernier ancêtre commun, et que ces fonctions générales ont subi des modifications spécifiques à chaque lignée, dépendant des différentes contraintes qui ont façonné les lignées de plantes terrestres
Plant adaptation to a terrestrial life 500 million years ago played a major role in the evolution of life on Earth. Plants still play a crucial role at present time, as bases of most ecosystems, and consequently base of all human civilizations. Understanding their adaptation to past and present modification of their living conditions is a key to understand the past and be able to respond to future agricultural challenges. Plants sciences made great advances in understanding plant response to their environment, but most studies focused on the angiosperm lineage which contains crops. Nevertheless, to get a broader picture of land plant (Embryophytes) adaptation to various conditions, in the framework of 500 million years of evolution on land, it is essential to study other land plant lineages. In line with this logic, this work will focus on the non-vascular plant model Marchantia polymorpha, whose lineage diverged from vascular plants around 480 million years ago. We developed an intraspecific diversity dataset that allowed us to uncover some mechanisms of adaptation in M. polymorpha. Analyses of selection signatures on genes enabled us to distinguish conserved functions under strong purifying selection from variable ones undergoing balancing selection or selective sweeps. Using this intraspecific diversity dataset, genome-wide associations studies (GWAS) could be performed on the response of M. polymorpha to climatic conditions but also to the fungal pathogen Colletotrichum nymphaeae (biotic stress). Finally, a gene-based pangenome was built and allowed identifying genes with a presence-absence variation between accessions, that are often associated with stress response and local adaptation. Crossing these three approaches, we found gene families that seem involved in M. polymorpha response to stresses. Among them can be cited the terpene synthases, the peroxidases, the NBS-LRR (NLR), the lectins, the lipoxygenases or the polyphenol oxidases. Most of these functions are shared with other land plants, showing that most general mechanism of adaptation are quite conserved in Embryophytes. Nevertheless, most of these gene families displayed lineage-specific characteristics, such as specific genes, family expansions or horizontal gene transfer, that differentiated gene family organization in Marchantia from the one known in angiosperms. Taken together, these results show that land plants share most of their mechanisms of adaptation, inherited from their last common ancestor, and that these general functions underwent lineage-specific modifications, that can hint at the different constraints that shaped the different lineages of land plants

Les métabolites secondaires jouent des rôles importants dans les réponses de défense des plantes aux agents pathogènes. La conjugaison à un sucre est l'une des modifications les plus répandues qui contribuent à la grande diversité et à la réactivité de ces substances naturelles. Les réactions de glycosylation assurées par les glycosyltransférases (UGTs) sont impliquées dans des voies métaboliques, dans la régulation de signaux endogènes et dans le transport de métabolites. Chez Arabidopsis thaliana, les UGTs du métabolisme secondaire sont codées par 120 gènes, organisés en 14 groupes (A-N). Les UGTs du groupe D sont exprimées de manière différentielle au cours de la réaction d'hypersensibilité (HR) d'A. Thaliana à une souche avirulente de Pseudomonas syringae pv. Tomato et après traitement par des molécules de signalisation impliquées dans les réponses de défense. Au sein de ce groupe, nous avons identifié deux gènes d'intérêt, UGT73B3 et UGT73B5, fortement induits au cours de la HR et après traitement par l'acide salicylique et le peroxyde d'hydrogène. Les lignées d'insertion d'ADN-T, ugt73b3 et ugt73b5, présentent une perte de résistance à la souche avirulente de P. Syringae. Une approche de profilage métabolique a été développée pour identifier les substrats de ces deux enzymes in planta. Bien que la nature de ces substrats n'ait pas été identifiée, les résultats suggèrent que les mutants ugt73b3 et ugt73b5 sont affectés au niveau de composés pariétaux. La similarité de séquence d'UGT73B3 et UGT73B5 avec une UGT de tabac intervenant dans la gestion du burst oxydatif au cours de la HR, suggère une implication de ces deux UGTs dans le maintien de l'homéostasie redox cellulaire
Secondary metabolites play important roles in plant defense against pathogens. Conjugaison to sugar moiety is one of the most widespread modifications that contribute to the great diversity and reactivity of these natural products. Glycosylation ensured by glycosyltransferases (UGTs) is involved in metabolic pathways, endogenous signal regulation and metabolite transport. In Arabidopsis thaliana, secondary metabolism UGTs are encoded by 120 genes, organised into 14 groups (A-N). Group D UGTs are differentially expressed during the hypersensitive response (HR) of A. Thaliana to an avirulent strain of Pseudomonas syringae pv. Tomato and after treatements with defense related signaling molecules. Within this group, we identified two genes, UGT73B3 and UGT73B5, which were highly induced during HR and after salicylic acid and hydrogen peroxide treatements. Ugt73b3 and ugt73b5 T-DNA insertion lines, exhibit a loss of resistance to P. Syringae avirulent strain. A metabolic profiling approach was carried out to identify UGT73B3 and UGT73B5 substrates in planta. Although the nature of the substrates has not been identified, the results indicate that ugt73b3 and ugt73b5 differ from wild type plants in cell wall-bound compounds. UGT73B3 and UGT73B5 are closely related to a tobacco UGT involved in the control of oxidative burst during HR, suggesting that these two UGTs may also be involved in the maintenance of cellular redox homeostasis

L’androgenèse est une biotechnologie végétale utilisée pour fixer le bagage génétique des plantes en une seule génération. Elle repose sur la capacité d’un grain de pollen immature, la microspore, à restaurer sa totipotence cellulaire végétale et se dédifférencier puis s’engager dans la voie de l’embryogenèse. Or, on observe que la capacité de la microspore à s’engager dans l’embryogenèse est génétiquement variable. En dépit des nombreux avantages qu’elle présente, l’androgenèse entraîne souvent une conséquence indésirable, soit une distorsion de la ségrégation (DS) chez les populations issues de cette biotechnologie. Ma thèse porte sur l’étude (i) du transcriptome de la microspore en transition entre la voie de développement du grain de pollen et celle de l’androgenèse et (ii) de la DS pour déterminer quand la DS survient dans le processus et où elle affecte le génome. J’ai utilisé l’orge comme espèce modèle pour mon étude. L’analyse transcriptomique a été réalisée sur la microspore isolée de l’anthère à trois stades, soit avant (jour 0) et immédiatement après (jours 2 et 5) l'application d'un traitement de stress visant à induire la voie de l’androgenèse. Je me suis intéressé à deux catégories de gènes; soit les gènes exprimés exclusivement à un stade précis et les gènes exprimés différemment lors de l’initiation de l’androgenèse. J’ai pu identifier des gènes exprimés exclusivement dans la microspore au jour 0 (11), 2 (34) ou 5 (367). Au jour 5, j’ai constaté l’induction de nombreux gènes codant pour des FT et des gènes impliqués dans la synthèse ou la transduction du signal de nombreux régulateurs de croissance. L’analyse des gènes exprimés différemment m’a permis d’identifier certains processus métaboliques qui sont activés/réprimés lors du passage de la microspore du jour 0 au jour 2 et du jour 2 au jour 5. Les gènes exprimés exclusivement à un stade précis du développement pourraient servir de marqueurs moléculaires indicateurs de la performance en androgenèse pour optimiser les protocoles de culture. Ensuite, la DS a été étudiée par une approche de génotypage à l’échelle génomique. J’ai d’abord développé une méthodologie d’analyse génotypique novatrice, reproductible et précise pour étudier la fréquence allélique sur un échantillon en composite. Cette méthode m’a permis d’étudier la fréquence allélique chez 1) des échantillons de microspores (avant et après l’application d’un stress), 2) des embryons et 3) des plantes régénérées. J’ai montré que la DS survenait à la fois lors du développement des embryons et la régénération des plantes. Aucune DS n’a été observée chez les échantillons de microspores. Mes résultats montrent que la sélection engendrant la DS s’opère au cours de la culture in vitro. Toujours à l’aide de cette méthode de génotypage en composite, j’ai identifié et comparé la fréquence et l’étendue de la DS chez 12 populations de lignées haploïdes doublées (HD). Dans cette seule étude, un plus grand nombre de populations de lignées HD (12) ont été caractérisées que ce qui avait été fait dans la somme de toutes les études antérieures dans la littérature scientifique. Nous avons montré que les régions de distorsion de ségrégation différaient beaucoup quant à leur position, leur étendue et l’amplitude de la distorsion d’un croisement à l’autre. La connaissance de ces allèles permettrait de prédire le potentiel androgénique des génotypes dans un programme de sélection. Mes travaux de thèse élèvent à l’ère des «omics» la recherche chez la microspore d’orge dans le système de l’androgenèse. À une échelle sans précédent, mon étude transcriptomique explore et décrit les changements d’expression génique au cours de la transition développementale de la microspore. Mon étude génomique identifie quand s’exerce la sélection engendrant la distorsion de la ségrégation des allèles dans ce système et décrit quelles régions chromosomiques sont affectées par cette distorsion. À la lumière de mes résultats, dans le dernier chapitre, je propose certaines pistes de recherche pour poursuivre l’étude des mécanismes moléculaires dirigeant la transition développementale de la microspore en androgenèse et pour développer des outils de génotypage afin d’utiliser la DS comme un outil d’amélioration génétique.
Androgenesis is a plant biotechnology used to fix the genetic background of plants in a single generation. This is based on the ability of an immature pollen grain, the microspore, to restore its totipotency, to dedifferentiate and then to engage in the path of embryogenesis. However, it is observed that the ability of the microspore to engage in embryogenesis is genetically variable. Despite the many desirable attributes of androgenesis, an undesirable side - effect is the segregation distortion (SD) encountered in populations resulting from this biotechnology. My thesis focuses on (i) the study of the transcriptome of microspores undergoing a developmental transition from the pollen - grain pathway towards embryogenesis and (ii) to identify when SD arises in the process and in which genomic regions it occurs. I used barley as a model species for my studies. Transcriptomic analysis was performed on microspores isolated from anthers at three stages corresponding to the microspore before (day 0) and immediately after (days 2 and 5) the application of a stress treatment aimed at inducing embryogenesis. I was interested in two categories of genes: those expressed exclusively at a specific stage of microspore development and those that were differentially expressed during the initiation of androgenesis. I was able to identify genes expressed exclusively in the microspore on day 0 (11), 2 (34) or 5 (367). On day 5, I found the induction of many genes encoding transcription factors (T Fs) in addition to genes involved in the synthesis or signal transduction of many growth regulators. The analysis of differentially expressed genes allowed me to identify certain metabolic processes that were activated/repressed during microspore development from day 0 to 2 and from day 2 to 5. Genes expressed exclusively at a specific stage of development could serve as molecular markers indicative of the performance in androgenesis to optimize isolated microspore culture protocols. Then, SD was studied using a whole - genome genotyping approach. I first developed an innovative, reproducible and accurate genotypic analysis methodology to determine allelic frequency on pooled samples. This method was then used to estimate allelic frequencies in samples of microspores (before and after the application of stress), embryos and regenerated plants. I showed that SD arises during both the development of embryos and the regeneration of plants. No SD was observed in samples of microspores. My results show that the selective forces promoting SD act during in vitro culture. Still using the same genotyping method performed on pooled samples, I identified and compared the frequency and extent of SD in 12 populations of doubled haploid lines (DH). A greater number of DH (12) populations were characterized in my study alone than the sum of all previous studies in barley. I showed that segregation distortion regions greatly differ in their position, extent, and magnitude in different DH populations. Knowledge of these alleles would be useful to predict the androgenic potential of a genotype in a breeding program. My dissertation has allowed research into barley microspores, or more widely androgenesis, to enter into the “omics” era. On an unprecedented scale, my transcriptomic study explores and describes the gene expression changes that occur during the developmental transition that the microspore undergoes in the course of androgenesis. My genomic study identifies when the selection (producing SD) arises in this system and describes which chromosomal regions are affected by this distortion. In light of my findings, in the final chapter I propose some lines of research to further study the molecular mechanisms driving the developmental transition from microspores to embryos and to develop genotyping tools to use SD as a genetic improvement tool.

L'étude de l'évolution des génomes peut être abordée par différentes stratégies. Généralement, les analyses reposent sur les polymorphismes de séquences. Cependant, il existe des génomes dont le taux de mutation est très faible et dont la principale source de polymorphisme provient de l'arrangement différent de leurs gènes le long des chromosomes. Les événements de réarrangements chromosomiques deviennent alors les seuls marqueurs utilisables pour retracer l'évolution de ces génomes. Nous nous sommes intéressés dans ce travail à l'analyse de l'évolution des génomes mitochondriaux d'espèces végétales au niveau de leur structure. En effet, ces génomes sont caractérisés par un faible taux de mutation et un taux élevé de réarrangements. Cette étude s'est portée à un niveau intraspécifique afin de limiter le nombre de réarrangements à analyser et sur deux espèces : Zea mays, le maïs, et Beta vulgaris, la betterave. Il s'avère, qu'en plus du polymorphisme de structure, ces génomes contiennent un grand nombre d'éléments dupliqués. Or les outils d'analyse d'événements de réarrangements ne permettent pas d'inclure les événements de duplication autrement qu'en distinguant les paralogues des orthologues, ce qu'il est particulièrement difficile à réaliser ici, du fait que les dupliqués sont identiques en séquence. Nous avons ici établi une stratégie basée sur l'hypothèse que les éléments dupliqués proviennent de duplications en tandem, permettant la reconnaissance, le tri et la distinction des éléments dupliqués. Cette méthode nous a conduits à proposer une histoire évolutive basée sur des réarrangements congruente avec les phylogénies de séquences. Les comparaisons entre génomes mitochondriaux de maïs et betteraves nous ont permis de montrer que des mécanismes évolutifs différents sont à l'origine de la diversité génomique observée. Nous avons également observé des différences évolutives entre les génomes à un niveau intraspécifique soulevant le problème d'échantillonnage lorsque l'on veut comparer des génomes à un niveau interspécifique.

Les plantes produisent un grand nombre métabolites secondaires qui contribuent aux réactions de défense contre les agents pathogènes. La conjugaison à un sucre est une des modifications les plus répandues de ces substances naturelles, et son importance physiologique est reconnue dans de nombreux processus comme la synthèse, l'accumulation ou le transport de nombreux composés. Ces réactions de glycosylation sont assurées par une famille d'enzymes, les glycosyltransférases (GTs), au nombre de 120 chez Arabidopsis thaliana. Une douzaine de GTs induites en conditions de stress ont été identifiées grâce à l'exploitation de données publiques de microarray. Ce travail a aussi permis de mettre en évidence une co-régulation à grande échelle des gènes du métabolisme secondaire, qui a été utilisée afin de prédire la fonction de GTs inconnues auparavant. Le profil d'expression des GTs inductibles a été confirmé par PCR en temps réel. Afin de caractériser leur fonction, une approche de génétique inverse a été développée et des mutants d'insertion étiquetés ont été isolés. En parallèle, un test sensible a été mis au point afin de tester leur résistance à l'encontre de deux agents pathogènes fongiques, Alternaria brasssicicola et Botrytis cinerea. Les tests de résistance des mutants contre divers agents pathogènes sont toujours en cours, mais ils ont déjà révélé que deux d'entre eux présentent une perte presque totale de la résistance contre une souche avirulente de la bactérie Pseudomonas syringae. Les perturbations métaboliques engendrées par chacune des mutations seront prochainement étudiées par le profilage métabolique des mutants correspondants
Plants produce a high number of secondary metabolites that contribute to defence reactions against their pathogens. Conjugation to sugar moiety is one of the most widespread modifications of these natural products, and its physiological importance is recognized in numerous processes like the biosynthesis, the storage or the transport of these compounds. These glycosylation reactions are ensured by glycosyltransferases (GTs), a family of enzymes encoded by 120 genes in Arabidopsis thaliana. Mining of publicly available microarray data was used to identify stress-inducible GTs and to evidence a large-scale co-ordination of gene expression in secondary metabolism pathways. This property was further exploited for the functional prediction of previously uncharacterized GTs and to address questions like metabolic pathway evolutionary mechanisms. A dozen of genes were induced in various stress conditions, the expression profile of which was confirmed by real-time PCR experiments. To investigate the function of pathogen-responsive GTs in plant defence, a reverse genetics approach was undertaken and T-DNA-tagged insertion mutants were isolated. In parallel, a sensitive method was developed to assess their resistance towards the two fungal pathogens Alternaria brasssicicola and Botrytis cinerea. Resistance assays on the mutant lines towards a range of pathogens are still under way, but they have already revealed that two of them exhibit an almost complete loss of resistance against an avirulent strain of the bacterium Pseudomonas syringae. In the near future, the metabolic changes caused by the mutations will be investigated using metabolic profiling

L'ambition de cette thèse était de proposer un nouvel élan pour la création variétale chez la vigne, incluant les connaissances et les derniers outils de la recherche. En effet, la viticulture française comme d'autres filières agricoles doit aujourd'hui faire face à 3 grands défis: la réduction des intrants phytosanitaires (plan Ecophyto 2018), les changements climatiques, et de nouveaux concurrents, notamment les pays du Nouveau Monde. La création variétale, qui a été peu exploitée chez la vigne, peut être une des solutions pour répondre à ces défis. S'appuyant sur un génotypage dense, plusieurs outils et concepts innovants - réunis sous le terme de sélection génomique (GS) - ont vu le jour ces dernières années en sélection animale, qui permettent de prédire les phénotypes des individus seulement génotypés. Afin d'atteindre notre but, nous avons évalué et comparé l'efficacité de la GS et de la sélection assistée par marqueur (SAM) " classique ", basée sur la génétique d'association " genome-wide " (GWAS) chez la vigne. Le potentiel théorique des deux méthodes a été évalué dans une étude de simulation, puis sur des données réelles. Nous montrons que la GS est plus pertinente que la SAM " classique " pour prédire les phénotypes et ce pour des caractères complexes et / ou structurés. Cependant la GS couplée aux résultats issus de la GWAS semble être une méthode intéressante lorsque le marquage moléculaire est non limitant. Finalement, nous discutons des conditions d'utilisation de la GS en termes économiques et d'efficacité au cours du temps. Nous proposons trois scénarios fonction de l'investissement de départ et des besoins en termes de création variétale.

Les Poaceae aussi appelées Graminées forment une importante famille botanique regroupant près de 12 000 espèces en plus de 700 genres dont les céréales. Cette famille présente un intérêt économique majeur car elle est importante dans la nutrition humaine et animale. De ce fait, cette famille a été très étudiée en génomique comparée depuis les années 1990 révélant une grande conservation de la structure de leur génome depuis leur divergence d’un ancêtre commun. Avec le séquençage de Brachypodium distachyon en 2009, nous avons réalisé l’analyse de son génome par l’identification de douze blocs de synténie avec les génomes séquencés du riz, du sorgho et du maïs ainsi que sept blocs de duplications partagées entre ces graminées. Ces données nous ont permis de suggérer que les cinq chromosomes modernes de Brachypodium sont issus de l’ancêtre commun des graminées constitué de douze chromosomes et ayant subi sept fusions au cours de l’évolution. Ces travaux nous ont permis de confirmer un possible génome ancêtre des graminées constitué de cinq chromosomes porteurs de près de 10 000 gènes et d’une taille minimale de près de 35Mb. Ensuite, sur la base des résultats de génomique comparée, nous nous sommes intéressés à l’évolution des différentes familles de micro-ARN (miARN). La comparaison de ces ARN non-codants réalisée pour le riz, le sorgho, le maïs et Brachypodium montre une conservation de cette famille chez les graminées avec 50% d’orthologues et 20% de paralogues. Sur la base des résultats de paléogénomique, nous avons proposé une modélisation de l’évolution des miARN qui corrobore l’hypothèse d’une origine très ancienne de ce mécanisme de « gene silencing ». Au-delà des nouvelles connaissances fondamentales générées au cours de ce travail de thèse sur l’évolution des génomes de graminées, les résultats que nous avons obtenus ont des applications potentielles dans le domaine de l’amélioration variétale, comme avec par exemple la possibilité de définir des marqueurs moléculaires de type COS (Conserved Orthologous Set). Ces marqueurs COS ont été mis en oeuvre pour l’étude de caractères agronomiques d’intérêt dans des espèces dont le génome n’est pas encore complètement séquencé comme le blé
Poaceae also called Grasses are an important botanical family consisting in nearly 12,000 species in over 700 genres including cereals. This family is of major economic interest because it comprises cereals that are among the most important crops for human and animal nutrition. This family has been extensively studied in comparative genomics since the 1990s and showed a high degree of gene conservation among species since they diverged from a common ancestor. With the sequencing of Brachypodium distachyon in 2009, we performed an analysis of its genome by the identification of twelve synteny blocks with the sequenced genomes of rice, sorghum and maize and seven duplications blocks shared with these last grass species. These data allowed us to suggest the five chromosomes of Brachypodium are from the common ancestor composed of twelve chromosomes and having undergone seven fusions during the evolution. This work allowed us to confirm a possible grass ancestor with five chromosomes carrying almost 10,000 genes with a size of 35Mb. Then, based on these comparative genomics results, we studied more particularly the evolution of different families of microRNAs (miRNAs). The comparison of non-coding RNA from rice, sorghum, maize and Brachypodium showed conservation into this family for the grass species with 50% of orthologs and 20% of paralogs. Based on the paleogenomics results, we proposed an evolutionary scenario of miRNA genes, which supports the hypothesis of an ancient origin of this gene silencing mechanism in plants. Beyond the fundamental knowledge generated on the evolution of grass genomes during this PhD, these results have potential applications in breeding, for example with the possibility to identify COS (Conserved Orthologous Set) molecular markers. Such COS markers have been used for the study of agronomic traits in species not completely sequenced as wheat

Les facteurs Nod (NFs) agissent comme signaux symbiotiques dans l'établissement de l'interaction Rhizobium-légumineuses. La caractérisation d'un mutant de M. Truncatula incapable de réagir aux NFs pour les déformations de poils, un flux rapide de calcium, les oscillations calciques, l'expression des gènes de nodulines et les divisions cellulaires, a permis l'identification d'un nouveau gène qui contrôle la perception des NFs. Ce gène nommé NFP code pour une LysM sérine/thréonine récepteur like kinase. La structure de la protéine renforcent donc notre hypothèse selon laquelle le gène NFP correspondrait à un récepteur aux NFs. L'étude du transcriptome de plantes sauvages et du mutant nfp après inoculation par S. Meliloti a été réalisée. Ceci a permis l'identification d'un certain nombre de gènes qui sont induits chez la plante sauvage. L'expression de tous ces gènes est dépendante de NFP, ce qui confirme l'importance de cette voie contrôlée par NFP au cours de la nodulation
Rhizobial Nod factors (NFs) act as symbiotic signals in the Rhizobium-legume symbiotic interaction. The characterisation of a Medicago truncatula mutant defective for root hair deformation, the induction of a rapid calcium flux, calcium spiking, nodulin gene expression and cortical cell division in response to NFs, led to the identification of a new gene. The gene, called NFP for Nod Factor Perception, is predicted to encode a transmembrane serine/threonine receptor-like kinase containing extracellular LysM domains. The structure of the NFP protein therefore supports the hypothesis that NFP corresponds to a NF receptor. Transcriptomic analysis was performed on wild type plants and the nfp mutant, in response to inoculation by Sinorhizobium meliloti. This led to the identification of a certain number of. The expression of these genes is dependent on the NFP gene, confirming the importance of the NFP-controlled NF signal transduction pathway in the nodulation process

Les particules virales défectueuses sont une sous-population de particules virales incapables d’accomplir un cycle de réplication complet en l’absence d’un virus standard co-infectant. Elles sont générées lors de la réplication de virus de plantes, d’arthropodes et de mammifères et contiennent des génomes viraux défectueux (DVG) qui résultent d’altérations génomiques introduites lors de la réplication virale.