Soutenance de Marie-Christine Combes

Soutenance de Marie-Christine Combes :

« Polyploïdie et adaptation des plantes : caractérisation et variation de l’expression des gènes homéologues chez le caféier Coffea arabica »

La soutenance aura lieu lundi 12 octobre à 9 h 30 dans l’amphithéâtre de l’IRD de Montpellier, Bâtiment des plantes.
 
Membres du jury :
Mr Eric JENCZEWSKI
Rapporteur, Directeur de Recherche INRA Versailles-Grignon
Mr Christian PARISOD Rapporteur, Group leader P.D. Université de Neuchâtel
Mme Malika AINOUCHE Examinatrice, Professeur Université de Rennes 1
Mme Sandrine MAURICE Examinatrice, Maître de conférence Université de Montpellier
Mr Philippe LASHERMES Directeur de thèse, Directeur de Recherche IRD Montpellier
 

Résumé : La plupart des espèces végétales sont des polyploïdes récents ou anciens. L’allopolyploïdisation qui résulte d’une hybridation interspécifique couplée à une duplication génomique joue un rôle fondamental dans l’évolution des plantes. Elle est considérée comme un facteur majeur de spéciation, de diversification et d’adaptation écologique. Elle provoquerait des changements de l’organisation du génome et de la régulation de l’expression des gènes qui seraient à l’origine de nouvelles aptitudes de ces plantes. Dans ce contexte, l’étude des mécanismes de conciliation des réseaux parentaux de régulation des gènes semble essentielle pour définir leur rôle dans la variation de l’expression des gènes.
Le genre Coffea, composé d’espèces diploïdes pouvant s’hybrider et d’une espèce allotétraploïde C. arabica, constitue un modèle approprié pour cette étude. L’allopolyploïde présente deux sous-génomes homéologues peu différenciés, provenant de l’hybridation de C. eugenioides et C. canephora. A l’inverse de ses espèces parentales qui se caractérisent par des écosystèmes différents et d’amplitude thermique faible, C. arabica se développe en tolérant des variations de température plus importantes.
Ce travail a consisté dans une première étude à analyser l’expression et la régulation des gènes au sein d’hybrides F1 entre C. canephora et C. eugenioides en utilisant la technologie RNA-seq. Ensuite en suivant la même méthode, le transcriptome de jeunes feuilles de C. arabica cultivés à deux conditions de températures, chacune convenant à l’une des espèces parentales a été analysé pour étudier la variation de l’expression des gènes homéologues chez C. arabica et son implication dans les capacités adaptatives.
Ces études ont permis de caractériser la réponse transcriptionnelle à un évènement d’hybridation récent et ancien. Elles ont mis en évidence les bases génétiques de la variation de l’expression allélique suite à la fusion des réseaux divergents de régulation des gènes d’espèces parentales. Enfin, elles ont permis de proposer un modèle de la régulation de l’expression des gènes homéologues pour C. arabica.

Abstract: Polyploidy is a prominent mode of speciation and a recurrent process during plant evolution. Allopolyploidization, that involves inter-species hybridization and genome doubling, can induce an extensive array of genomic rearrangements and gene expression changes generating plants with new adaptative abilities. The study of the merger of divergent gene expression regulatory networks seems fundamental to elucidate the role of conciliation processes in the gene expression variations.
The genus Coffea that contains diploid species able to hybridize and C. arabica a recent allopolyploid between two low divergent diploid species C. eugenioides and C. canephora, represents an appropriate model for this study. Indeed C. arabica can be grown in regions with marked variations in thermal amplitude while the parental species are less adapted to temperature variations. The aims of the present work are, on one hand, the study of the effects of hybridization on the expression and regulation of genes and on the other hand, the analysis of homeologous gene expression variation in response to changing environment.
To examine the immediate effects of hybridization, the expression and regulation of genes in F1 hybrids between C. canephora and C. eugenioides were analyzed by genome-wide RNA-seq technology. The transcriptome of leaves from C. arabica cultivated at different growing temperatures suitable for one or the other parental species was examined to analyze the variation of homeologous gene expression in variable conditions. The transcriptional response after a recent or old hybridization event was characterized by these studies. The genetic bases of the variations in allelic expression after the merger of parental gene expression regulatory networks, were elucidated and a model of regulation of homeologous gene expression in C. arabica is proposed.