Alexandre PELÉ 10 novembre 2016

294 Pages·2016·20.75 MB·English

RÉSUMÉ ABSTRACT
Impact du niveau de ploïdie et de l’évolution des génomes sur Impact of ploidy level and genome evolution on the control
le contrôle de la fréquence et de la distribution des événements of the frequency and distribution of recombination events in
de recombinaison chez les Brassicas Brassicas
La recombinaison méiotique via les Crossing-Overs (COs) Meiotic recombination via crossovers (COs) is the main
est le principal mécanisme permettant le brassage de la mechanism responsible for mixing genetic diversity. However,
diversité génétique. Cependant, le nombre et la position des the number and position of COs between the pairs of ce
n
COs entre paires de chromosomes homologues sont stric- homologous chromosomes are strictly regulated, limiting the e
u
tement régulés, limitant la séparation des loci en sélection loci separation in plant breeding. In the case of the rapeseed q
é
variétale. Dans le cas du colza B. napus, l’utilisation d’allo- B. napus, the use of allotriploids (AAC, 2n=3x=29), resulting a fr
triploïdes (AAC, 2n=3x=29), issus du croisement entre le from the cross between rapeseed (AACC, 2n=4x=38) and one e l
colza (AACC, 2n=4x=38) et l’un de ses progéniteurs B. rapa of its progenitors B. rapa (AA, 2n=2x=20), allows a substantial e das
(AA, 2n=2x=20), permet d’augmenter considérablement le increase of the number of COs between homologous A rôlsic
ntifo mdber ec edtete C Oétsu deen tréet aciht rodme odséotmerems ihnoemr olelosg uceosn sAé.q Lu’oebnjceecs- cthhero cmoonssoemqueesn. cTehse oofb sjeuccthiv ea ovaf rtihaitsio snt uodny twhea sd tisot rdibeutetiromni noef contBras
e s
dch’uronme oteslolem veasr iaaitniosin qsuuer dla’i ddeinsttrifii beur tidoens dfaecst eCuOrss lreé gluonlagn td cees CthOiss pahloenngo tmhee ncohnro. mFoolsloowminegs athned tpor oiddeuncttiifoyn f aacntodr sc yretogguelanteintigc s sur lhez le
phénomène. Suite à la production et à la caractérisation cyto- characterization of F1 hybrids with different karyotypes, ec
génétiques d’hybrides F1 présentant différents caryotypes, homologous recombination was assessed by genetic analyzes omon
ns
la recombinaison homologue a été évaluée par des analyses via SNPs markers physically anchored on the whole A genome. éai
gn
gsuérn él’teiqnuseems bvliea ddue sg émnoamrqeu eAu. rNs oSuNs Pasv opnhsy msiqounetrmé eqnute al’nacdrdéis- Walwe asyhs olweeadd s thtoa t (1th) et haed dfoitrimonaatilo nC ogfe neoxtmrae CinO sa, llfootrr ipwlhoiicdhs des mbi
n o
t(1io)n l ad ufo rgménaotimone dCe cChOesz sluersn uamlloétrriapilroeïsd,e dso cnot nled uniot mtoburjeo uvrasr iàe tgheen entuicm bbaecrk gdreopuenndd, s(2 o) nth eth me omdiafi lcea/tfieomn aolfe t hme ereiocsoism bainnda ttiohne olutiode rec
fonction des méioses mâle/femelle et du fond génétique, (2) landscapes, especially in the vicinity of centromeres, and (3) évs
une modifi cation des profi ls de recombinaison, notamment au the decrease of CO interference. In addition, we revealed that e l’ent
voisinage des centromères, et (3) une réduction de l’intensité the genetic control of these variations is assigned to specifi c C dm
t e
d’interférence. De plus, nous avons révélé que le contrôle chromosomes and could have evolved in a polyploid context. e eèn
génétique de ces variations est imputé à des chromosomes We have therefore identifi ed a way to optimize the shuffl ing of diév
C spécifi ques et aurait divergé dans un contexte polyploïde. genetic diversity in rapeseed breeding. ploïes Alexandre PELÉ •
Nous avons donc identifi é un levier permettant d’optimiser le de n d 10 novembre 2016
brassage de la diversité génétique chez le colza. au utio
eb Thèse AGROCAMPUS OUEST ÉCOLE DOCTORALE • Vie-Agro-Santé (VAS)
Mintoetrsf-écrleéns c:e ,B mraésisoiscea,s p, oclryopslosiïndge-,o rveecro, mévboinluatiisoonn des génomes, Kreenycweo, rmdse:i oBsrisa,s psoiclaypsl,o icdr,o rsescoovmerb, igneantioomne evolution, interfe- act du nive la distri sous le label de l’UDnOivCeTrEsiUtéR EDpu’orAouGprR éoOebnCtenAneMi rd PleeU BgSrr eaOtdUaeEg ndSeeT LeAnBviOroRnAnTeOmIReEn tD e’At CpCroUtEeIcLt i•on I ndsetsit uptl adnet egsé n(IéGtEiqPuPe),
pd
mt Spécialité Biologie et Agronomie
Ie
e
r
d Impact du niveau de ploïdie et de Maria MANZANARES-DAULEUX
n
a Professeure, AGROCAMPUS OUEST, UMR INRA-UR1-AO
AGROCAMPUS OUEST • Institut supérieur des sciences agronomiques, ex IGEPP / présidente
agroalimentaires, horticoles et du paysage É Al l’évolution des génomes sur le Raphaël MERCIER
65 rue de Saint-Brieuc – CS84215 – F-35042 Rennes Cedex L Directeur de recherche, INA-PG / rapporteur
E
Tél. : [phone] P contrôle de la fréquence et de la Andrew LEITCH
www.agrocampus-ouest.fr • Professeur, University of London Queen Mary /
7
16-2 distribution des événements de rJaapcqpuoertse uDrAVID
0 Professeur, SupAgro / examinateur
2
— recombinaison chez les Brassicas Anne Marie CHEVRE
5 Directrice de recherche, INRA Rennes /
2
1 directrice de thèse
C-
e
s
è
h Malika AINOUCHE
T
Professeure, Université Rennes1 / membre invitée
INRA 2012

A toi mon Dédé

REMERCIEMENTS
Après ces trois années passées au sein de l’équipe “Biodiversité et Polyploïdie” de
l’UMR IGEPP de l’INRA du Rheu, c’est un merveilleux chapitre de ma vie qui s’achève.
Celui-ci m’a permis de m’épanouir et fut une fantastique aventure tant sur le plan scientifique
qu’humain, ce pourquoi je tiens à remercier chaleureusement les nombreuses personnes
intervenues pendant ces trois années.
Avant d’entamer les remerciements de chacune des personnes ayant contribuée de près
ou de loin à ce travail, je tiens à remercier l’ensemble des membres de mon jury, constitué de
Raphaël Mercier, Andrew Leitch, Jacques David, Malika Ainouche et Maria Manzanares
Dauleux, d’avoir accepté d’évaluer mon travail de thèse. Malika, Maria, je me dois de vous
adresser des remerciements particuliers. Malika, tu faisais déjà partie du jury m’auditionnant
pour l’obtention de la bourse INRA-BAP région Bretagne qui m’a permis de réaliser les
travaux présentés dans ce Manuscrit, et je te remercie mille fois d’avoir cru en moi pour
mener à bien ce projet. Maria, tu m’as formé (M2 amélioration des plantes et semences),
conseillé (sur mon avenir) mais également conduit à rencontrer ma future directrice de stage,
puis de thèse, lorsque je t’ai parlé de ma volonté de travailler sur la recombinaison, et pour
tout cela je te suis sincèrement reconnaissant.
Comment ne pas poursuivre ces remerciements avec toi Anne-Marie (Chèvre). Tu
auras été ma directrice de stage puis de thèse et bien plus que cela. Je me souviens
parfaitement de notre première rencontre, toi me parlant de triploïdes, d’hybrides d’addition et
de ta volonté de faire ce fameux “lien physique” avec la fréquence de recombinaison. Autant
te l’avouer tout de suite, je suis parti de cet entretien la tête bien remplie sans être certain
d’avoir tout compris au sujet de stage de Master 2 que tu me proposais. Pourtant, si le
challenge de comprendre ce sujet était attrayant, c’est bien ta personne qui m’a définitivement
convaincu de le mener à bien. En effet, en partant de cet entretien j’ai tout de suite eu le
sentiment qu’avec toi “everything gonna be alright” comme dirait Bob Marley. Cela s’est très
vite vérifié car autant que je me souvienne tu as toujours été là au cours de ce stage, puis de
cette thèse, et même en congrès où tu m’as accompagné. J’ai bénéficié avec toi d’un
encadrement exceptionnel et tu m’as accordé la liberté nécessaire à mon épanouissement.
Merci pour ton soutien, ta confiance, tes encouragements, ta positive attitude et tout
simplement ta bienveillance qui m’a donné la force et la motivation de mener à bien ce projet.
Merci de m’avoir supporté (ce qui n’est pas une mince affaire) et de m’avoir remonté le moral
aussi bien lors de résultats inattendus, où tu m’as enseigné la résilience face à l’échec, que sur
le plan humain quand j’ai traversé des moments difficiles. J’ai apprécié chacun des moments
passés en ta compagnie comme nos “ch’ta clopes” extrêmement prolifiques scientifiquement.
J’ai énormément appris à ton contact comme dessiner des cercles; pas pour faire de l’art
plastique mais pour organiser mes idées. Tu auras été pour moi une véritable “maman de
recherche” et tu vas énormément me manquer, mais je suis certain que nous resterons en
contact encore longtemps.
Difficile de continuer ces remerciements sans mentionner Mathieu Rousseau-Gueutin.
En effet, même si tu n’es arrivé au sein de l’équipe qu’à la fin de ma première année de thèse,
je te dois beaucoup car tu t’es immédiatement investi dans mon projet. Par tes idées et ta
vision différente de celle d’Anne-Marie, je sais que ma thèse a gagné en qualité grâce à toi.
Merci également pour tout le temps que tu m’as accordé, comme dans la correction de mes
drafts d’articles et d’avoir su me ménager (et me supporter) lorsqu’il fallait réécrire certains
paragraphes. Merci aussi pour tes conseils avisés, ton soutien, ainsi que pour tous les bons
moments que l’on a passés ensemble, comme lors de notre road trip à San Francisco après le
congrès Plant & Animal Genome aux USA. Je garde plein de bon souvenir de ce super
voyage avec toi et j’espère qu’on aura l’occasion de s’en faire d’autres. Par ailleurs, il va
falloir que l’on finisse notre série (Les 100) que l’on a commencé là-bas, bref tout un tas de
raisons pour continuer à rester en contact !
Sans chacun des membres de l’équipe “Biodiversité et Polyploïdie” ce travail n’aurait
pu être aussi aboutit. Un grand merci à Gwenn Trotoux, Marie Gillet, Maryse Lodé, Sylvie
Nègre, Jérôme Morice, Virginie Huteau, Olivier Coriton, Joseph Jahier, Frédérique Eber,
Gwenaëlle Deniot et Cyril Falentin, qui m’ont apporté leur aide et connaissances pour mener
à bien ce projet. Vous avez tous participé à ma formation en suivi des plantes, cytogénétique,
biologie moléculaire et/ou bio-informatique et je vous en suis sincèrement reconnaissant. Un
merci particulier à ceux qui m’ont apporté leur aide lors des gros travaux de prélèvement de
feuilles, 3.000 plantes c’est loin d’être peu et grâce à vous j’ai pu tester toutes les hypothèses
loufoques de ma thèse ! Merci également aux différents stagiaires et CDD qui ont fait partie
de l’équipe pendant plusieurs mois et ont contribué significativement à l’avancé de mes
travaux. Thibault Jousseaume, Benois Motais, Guillaume Glais et Sofiane Azouz, je vous
souhaite énormément de réussite dans vos projets futures, et vous remercie encore pour votre
implication et la riche expérience humaine que vous m’avez offerte.
Plus généralement, je tiens à remercier tous les personnes de l’IGEPP que j’ai
côtoyées au cours de ces trois années. Il m’est difficile de citer tout le monde mais je tiens à
tous vous remercier pour votre soutien, nos discussions ou tout simplement pour votre bonne
humeur. Merci d’abord à toutes les personnes de l’administration et notamment à Martine
Launay et Pascale Le-Neve pour leur aide tout au long de ma thèse. Merci ensuite à toutes les
personnes des serres et installations expérimentales qui se sont considérablement investis dans
l’entretien de mes nombreuses plantes et plus particulièrement à Patrick Rolland qui m’a
rendu bien des services. Un grand merci à Philippe Duffé pour son aide précieuse en début de
thèse et de toujours avoir pris le temps de répondre à mes (nombreuses) questions. Merci
également à Sophie Paillard, Régine Delourme ou encore Antoine Gravot pour nos
discussions toujours très enrichissantes sur le plan scientifique et parfois un peu plus
éloignées de la science (n’est-ce pas Sophie !). Enfin, merci à l’ensemble des doctorants et
CDDs qui font, ou ont fait, partie du “Bureau du Fond” et avec qui j’ai partagé chacune de
mes journées à l’INRA. Merci aussi bien aux anciens (Séverine Lemarié, Berline Fopa-
Fomeju, Anne-Sophie Bouchet, Pascal Faes ou encore Carole Giorgetti), qu’à ceux encore
présents (Yoann Aigu, Sylvain Dechaumet, Benjamin Liégard, Thanina Azibi et Erwan
Corlouer), pour tous ces très bons moments ainsi que nos débats (scientifiques évidemment…
:p) provoqués notamment par les questions “existentielles” de Yoyo.
J’aimerais également remercier les personnes extérieures à l’UMR IGEPP qui ont
participé à cette formidable aventure. D’abord, merci à chacun des membres de mon comité
de thèse, constitué de Pierre Sourdille, Mélanie Jubaut, Armel Salmon, Frédéric Lecerf,
Mathieu Falque, Christine Mézard et Éric Jenczewski, pour chacune de vos idées ou
remarques qui ont permis d’orienter une partie de mon travail. Je tiens à adresser des
remerciements un peu plus poussés à certains membres de ce comité. Un grand merci à mon
tuteur VAS, Frédéric Lecerf, pour ses précieux conseils concernant mon avenir post-thèse
ainsi que pour avoir eu la patience de m’initier au langage PERL (autant l’avouer, pas une
mince affaire…). Un grand merci également à Christine Mézard pour nos discussions hors
comité ainsi que de m’avoir donné l’opportunité de présenter mes résultats de recherche au
XXIVème congrès Plant & Animal Genome. Un immense merci à Éric Jenczewski pour
chacune de nos discussions et surtout pour chacun de tes encouragements. J’ai pris
énormément de plaisir lors de chacun de nos échanges et j’espère que l’on aura des
opportunités de travailler ensemble à l’avenir (un post-doc par exemple… non non ce n’est
pas un appel du pied :-p). Pour conclure sur les membres de mon comité, je tiens également à
remercier Mathieu Falque pour son aide précieuse lors de la rédaction d’un de mes articles
mais aussi pour sa grande pédagogie, comme lorsqu’il a cherché à m’expliquer le phénomène
obscur de l’interférence. En dehors des membres de mon comité de thèse, je souhaiterais
également remercier Olivier Martin pour sa contribution à l’un de mes papiers et pour sa
disponibilité lors de nos échanges sur l’interférence et ce même à des heures tardives. De plus,
je tiens à remercier l’ensemble du personnel de la plateforme GENTYANE et plus
particulièrement Charles Poncet et Amélie Bertin pour avoir conduit un travail colossal lors
de l’extraction ADN et du génotypage de l’ensemble de mes plantes. Enfin, un immense
merci aux enseignants-chercheurs de l’unité pédagogique SVE de l’université de Rennes1
pour m’avoir permis de réaliser une mission d’enseignement au cours de ma thèse. Merci
notamment à Alain Bouchereau, Laurent Leport et Francisco Cabello pour leurs conseils
avisés et pour m’avoir donné le goût de l’enseignement.
Pour finir, je tiens à remercier mes proches, famille, conjointe et amis, qui m’ont
soutenu, encouragé et supporté pendant ces trois années. Cette thèse c’est aussi grâce à vous
tous ! J’ai une pensée particulière pour toi mon “Dédé” qui m’a poussé à aller aussi loin dans
mes études. Tu ne pourras pas lire ni me voir soutenir cette thèse mais c’est à toi que je
souhaite la dédicacer car penser à toi à chaque moment difficile ou stressant a été une
véritable source de motivation et le sera pour tout ce que j’entreprendrai à l’avenir, merci pour
tout.
LISTE DES ABRÉVIATIONS
ADN : Acide Désoxyribonucléique
ADNc : Acide Désoxyribonucléique complémentaire
APC/C : Anaphase Promoting Complex/Cyclosome
ARNi : ARN interférent
BAC : Bacterial Artificial Chromosome
CDB : Cassure Double-Brin
CDK : Cyclin Dependent Kinase
CO : Crossing-Over
CS : Complexe Synaptonémal
djH : double jonction de Holliday
EA : Elément Axial
EC : Elément Central
EL : Elément Latéral
ET : Elément transposable
FDR : First-Division Restitution
FISH : Fluorescent In Situ Hybridization
IMR : Intermediate Meiotic Restitution
LF : Low Fractionated
MF1: Most Fractionated
MF2 : Medium Fractionated
miARN : micro-ARN
NCO : Non Crossing-Over
NPR : Nodule Précoce de Recombinaison
NTR : Nodule Tardif de Recombinaison
Pb : Paire de bases
Ph1 : Pairing homoeologous 1
PrBn : Pairing regulator in Brassica napus
QTL : Quantitative Trait Loci
RFLP : Restriction Fragment Length Polymorphism
SDR : Second-Division Restitution
SDSA : Synthesis-Dependant Strand Annealing
SEC : Second End Capture
SNP : Single Nucleotide Polymorphism
WGD : Whole Genome Duplication