• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Identifiant : 2021LILUR047
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 22/11/2021

Résumé en langue originale

Chez les angiospermes les systèmes d'accouplement et sexués présentent une diversité spectaculaire, mais sont souvent mal connus. Élucider leur déterminisme génétique et identifier les facteurs moléculaires contrôlant leur évolution représentent des enjeux majeurs en biologie évolutive et en génomique. Dans la famille des Oleaecées, l’espèce Phillyrea angustifolia représente un organisme modèle passionnant, car l’espèce présente deux systèmes de compatibilité sexuelle distincts et rares : l’androdioécie (coexistence d’individus mâles et hermaphrodites) et un système homomorphe d’auto-incompatibilité ne comportant que deux spécificités alléliques qui sépare les hermaphrodites en deux groupes tandis que les mâles sont compatibles avec les deux groupes.Au cours de cette thèse, j’ai développé plusieurs approches afin d’identifier et de caractériser les régions génomiques associées aux déterminismes du sexe et de l’auto-incompatibilité chez P. angustifolia. Dans un premier temps j’ai utilisé une approche de cartographie génétique haute-densité, basée sur un croisement F1, ce qui m’a permis de confirmer que les locus du sexe et de l'auto-incompatibilité sont situés dans deux groupes de liaison distincts (LG12 et LG18) et correspondent à des systèmes de type XY. La carte de liaison de P. angustifolia montre une synténie robuste avec le génome de l'olivier dans son ensemble et plusieurs marqueurs strictement associés au phénotype d’auto-incompatibilité chez P. angustifolia colocalisent avec la région chromosomique de 741 kb récemment identifiée comme étant liée au phénotype d’auto-incompatibilité chez l'olivier. J’ai ensuite développé une approche transcriptomique qui m’a permis d’identifier plusieurs transcrits dont l’expression est associée soit au phénotype sexuel soit au groupe d’incompatibilité, qui sont des candidats robustes pour identifier les déterminants moléculaires responsables et/ou participant à la détermination des deux phénotypes étudiés. Enfin, j’ai utilisé les résultats de la cartographie génétique et de l’analyse transcriptomique, pour établir une liste de 560 séquences cibles que nous avons capturées par hybridation ciblée chez P. angustifolia. Cette dernière approche effectuée sur des individus issus du croisement de cartographie et de populations naturelles, nous a permis de réduire à 69 728 pb la taille de la région liée au sexe initialement mise en évidence dans la cartographie génétique et d’identifier 26 gènes candidats. La mise en œuvre de cette approche pour l’analyse génétique des phénotypes d’auto-incompatibilité s’est révélée plus difficile, possiblement en raison de remaniements chromosomiques plus importants. Nous avons cependant pu exclure la liaison génétique avec les phénotypes d’incompatibilités des séquences candidates issues de l’analyse transcriptomique. Certains transcrits ayant une expression spécifique à chacun des groupes de compatibilité restent cependant des candidats intéressants pour comprendre la cascade moléculaire intervenant dans le déterminisme du phénotype d’incompatibilité.Globalement, ce travail de thèse constitue une avancée dans la perspective de l’identification des déterminants moléculaires de ces deux phénotypes sexuels, ce qui constitue une étape importante dans la compréhension de leur évolution conjointe au sein de la famille des Oleaecées.

Résumé traduit

The diversity of mating and sexual systems in angiosperms is spectacular, but also poorly understood. Elucidating their genetic determinism and identifying the molecular factors controlling their evolution represent major challenges in evolutionary biology and genomics. In the Olaeceae family, Phillyrea angustifolia is a fascinating model organism, as this species exhibits two distinct and rare sexual compatibility systems: androdioecy (the coexistence of male and hermaphrodite individuals), and a homomorphic self-incompatibility system with only two allelic specificities, which separate hermaphrodites into two groups while males are compatible with both groups.In the course of this PhD project, I developed several approaches to identify and characterize the genomic regions associated with sex and self-incompatibility in P. angustifolia. First, I used high-density genetic mapping based on a F1 cross, to confirm that the sex and self-incompatibility loci are located in two distinct linkage groups (LG12 and LG18) and correspond to XY type genetic systems. The P. angustifolia linkage map shows robust synteny to the olive tree genome overall, and several markers strictly associated with the self-incompatibility phenotype in P.angustifolia colocalize with the 741 kb chromosomal region recently identified as linked to the self-incompatibility phenotype in the olive tree. Then, I developed a transcriptomic approach to identify transcripts whose expression is associated with either the sexual phenotype or the incompatibility group. These transcripts are robust candidates for molecular determinants controlling and/or participating in the determination of the sexual phenotypes. Finally, I used a powerful target sequence capture approach to closely monitor the segregation in P. angustifolia of a list of 560 candidate sequences identified through either the genetic map or the transcriptomic analysis. . This approach was carried out both on a subset of the the mapping population and on a series of individuals from natural populations, which allowed us to reduce the size of the region linked to sex initially highlighted in the genetic mapping to a smaller 69,728 bp region containing26 candidate genes. The implementation of this approach for the genetic analysis of self-incompatibility phenotypes has been more difficult, possibly due the more extensive chromosomal rearrangements in this region. We were able to exclude a direct genetic link between the incompatibility phenotypes and the candidate sequences resulting from the transcriptomic analysis. Some transcripts with specific expression of each compatibility group remain interesting candidates to understand the molecular cascade involved in determination of the incompatibility phenotype.Overall, this thesis constitutes a progress toward identification of the molecular determinants of these two sexual phenotypes, which will be an important step to understand their evolution within the Oleaeceae family.