Identification et études d'expression de gènes connus ou putativement impliqués dans l'élaboration et la variabilité de digestibilité des parois du maïs fourrage

par Sabine Guillaumie

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Yves Barrière.


  • Résumé

    Le maïs fourrage est considéré comme la plante de stock incontournable pour l'alimentation des ruminants. Sa valeur alimentaire est essentiellement liée à la digestibilité des constituants de la paroi cellulaire. La teneur et la structure des lignines, ainsi que les relations entre la lignine et les autres constituants pariétaux sont les principales composantes influençant la digestibilité des parois des fourrages. A ce jour, seuls les gènes impliqués dans la voie de biosynthèse des lignines ont été identifiés et étudiés, mais leurs variations ne sont pas suffisantes pour expliquer les différences de digestibilité observées entre lignées. L'objectif de mon travail de thèse est d'identifier et d'étudier de nouveaux gènes candidats impliqués dans les variations de digestibilité des parois du maïs fourrage. La démarche utilisée repose sur une approche transcriptomique. Une puce à ADN, spécifique de la paroi du maïs, a été conçue à partir de séquences Zinnia, issues d'une banque SSH "paroi", et de recherche bioinformatique de gènes impliqués dans l'élaboration de la paroi. Une base de données "Maize Cell Wall Database" a été créée afin de regrouper les séquences et les analyses bio-informatiques effectuées. 683 Gene Specific Tags correspondant aux 3'UTR des gènes impliqués dans l'élaboration de la paroi ont été amplifiés et déposés sur notre "Maize Cell Wall Macroarray". Cette puce a été hybridée avec des ADNc radiomarqués provenant de différents tissus de maïs récoltés à différents stades de développement afin de mettre en évidence la dynamique d'expression des gènes pariétaux au cours du développement. La puce "paroi" a aussi été hybridée avec des ADNc provenant i) des mutants brown midrib, qui diffèrent par leur contenu en lignine et leur digestibilité, et ii) de lignées de maïs se distinguant par des digestibilités de parois différentes. Les résultats obtenus mettent en évidence l'intégration de la lignification dans un ensemble de régulations bien au delà des simples gènes du "lignin pathway". La puce "paroi" nous a permis de commencer à visualiser des co-régulations transcriptionnelles des gènes de composants pariétaux et de mettre en évidence l'empreinte transcriptionnelle d'une bonne digestibilité. Grâce aux résultats obtenus au cours de ce travail, avec la mise en évidence d'un ensemble original de gènes impliqués dans la biogenèse des parois, il sera possible de comprendre les bases des différences de digestibilité observées entre lignées.

  • Titre traduit

    Identification and transcriptomic studies of known or putative genes involved in cell wall elaboration and digestibility of forage maize


  • Résumé

    Forage maize serves as a basis of ruminant nutrition. Forage feeding value is essentially related to digestibility of cell wall components. Lignin content and structure, and relations between lignin and other cell wall components are the main characteristics influencing forage cell wall digestibility. To date, only few genes involved in the lignin biosynthesis pathway have been identified and characterised, but their variations in expression are not sufficient to explain differences in digestibility between lines. The aim of my PhD is to identify and to study new candidate genes implicated in variations of cell wall digestibility of forage maize. The strategy used is based on a transcriptomic approach. A maize cell wall specific cDNA macroarray was constructed with maize homologs to Zinnia sequences, derived from a secondary cell wall SSH library, and a bioinformatic search of genes involved in cell wall formation. A "Maize Cell Wall Database" was constructed in order to centralize sequences and results from in depth bioinformatic analyses. 683 Gene Specific Tags, derived from 3'UTR of each gene involved in cell wall formation, were amplified and spotted on our "Maize Cell Wall Macroarray". This chip was hybridized with radiolabelled cDNA coming from different tissues of maize collected at various stages of development in order to highlight the dynamics of expression of parietal genes during the development. The cell wall macroarray was also hybridized with radiolabelled cDNA coming from i) brown midrib mutants, which differ by their lignin content and digestibility, and ii) maize lines previously characterized by different cell wall digestibilities. Results obtained highlight integration of lignification in a whole pattern of regulation far beyond genes of the "lignin pathway". The cell wall macroarray enabled us to start visualizing transcriptional co-regulations in genes of cell wall components and highlighting a transcriptional print of a good digestibility. Thanks to the results obtained during my PhD, with the description of an original set of genes implied in cell wall biogenesis, it will be possible to uderstand the bases of digestibility differences observed between maize lines.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (227-[50] p.)
  • Notes : Thèse confidentielle, non reproduite, exclue du prêt jusqu'au 24 janvier 2016
  • Annexes : Bibliogr. 785 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 06/POIT/2258
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