Contrôle épigénétique du risque de montaison chez une plante de grande culture : la betterave sucrière : mise au point d'une stratégie de caractérisation d'épiallèles associés à la sensibilité à la montaison en vue de l'élaboration d'un test de sélection

par Marie-Véronique Gentil

Thèse de doctorat en Physiologie et biologie des organismes et des populations

Sous la direction de Daniel Hagège et de Stéphane Maury.

Soutenue le 27-01-2009

à Orléans , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences et technologies (Orléans) , en partenariat avec Laboratoire de biologie des ligneux et des grandes cultures (Orléans) (équipe de recherche) .

Le président du jury était Denis Tagu.

Le jury était composé de Daniel Hagège, Stéphane Maury, Denis Tagu, Alain Rival, Francoise Corbineau, Steve Barnes, Franck Brignolas, Claude Joseph.

Les rapporteurs étaient Françoise Corbineau, Alain Rival.


  • Résumé

    Chez les plantes, les processus de développement global et de plasticité développementale sont contrôlés par des mécanismes épigénétiques. La méthylation de l’ADN peut présenter un polymorphisme (épiallèles) qui est une source possible de biomarqueurs pour la sélection de génotypes d’intérêt agronomique. Pourtant, la recherche de tels biomarqueurs n’a pas encore été initiée. Dans ce contexte, nos objectifs ont concerné l'élaboration d'une stratégie pour la mise en évidence d’un contrôle épigénétique lors d’un processus développemental chez la betterave sucrière (Beta vulgaris altissima), ainsi que la recherche des biomarqueurs épigénétiques associés. Cette stratégie a d’abord été appliquée à la morphogenèse in vitro, sur trois lignées cellulaires de betterave sucrière. Une relation a pu être établie entre le niveau de méthylation de l’ADN et les propriétés morphogénétiques des lignées. Des biomarqueurs de morphogenèse in vitro ont ainsi été identifiés. La même stratégie a ensuite été appliquée in planta à la même espèce. L'existence d'un contrôle épigénétique lors de la vernalisation et de la dévernalisation chez plusieurs hybrides de betterave sucrière, avec des sensibilités à la montaison différentes, a été démontrée. Nous suggérons que l’amplitude et la cinétique des variations épigénétiques contrôlent l’induction de la montaison et sa rapidité, confirmant ainsi le rôle de la méthylation de l’ADN dans ce processus. Les loci cibles de ces remaniements de la méthylation de l'ADN lors de la vernalisation ont été définis. Un criblage a enfin permis d’identifier de potentiels biomarqueurs épigénétiques de la sensibilité à la montaison en vue de la mise au point d’un futur test de sélection agronomique.

  • Titre traduit

    Epigenetic control of the bolting risk in a crop plant : sugar-beet : the development of a strategy to characterize epialleles associated with bolting sensivity, with a view to implementation as a selection tool


  • Résumé

    In plants, the processes of global development and of developmental plasticity are controlled by epigenetic mechanisms. Polymorphism in DNA methylation (leading to epialleles) is a possible source of biomarkers for the selection of genotypes of agronomic interest. Until now, however, the search for such biomarkers has not been undertaken. Against this background, our objectives were to develop a strategy to investigate the existence of epigenetic control during a developmental process in sugar-beet (Beta vulgaris altissima) and to search for associated epigenetic biomarkers. The strategy was first applied to three sugar-beet cell lines, where we were able to established a relationship between the level of DNA methylation and the morphogenetic statue of the lines, and thus to identified a number of biomarkers for in vitro morphogenesis. We then applied the same strategy in planta in the same species and demonstrated the existence of epigenetic control (DNA methylation) during vernalization and devernalization in several sugar-beet hybrids that differed for bolting susceptibility. We propose that the scale and kinetics of epigenetic modifications control the induction and the rapidity of bolting, confirming the role of DNA methylation in this process. We have identified a number of target loci for these changes in DNA methylation during vernalization, and by screening these have been able to select several potential epigenetic biomarkers for bolting susceptibility, which may prove useful in future beet improvement programmes.


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