Patrons de variabilité chez vitellaria paradoxa (karité) : étude phylogéographique et analyse combinée de la variation des acides gras, des tocophérols et de gènes candidats

Variation patterns in vitellaria paradoxa (shea tree) : phylogeography and combined analysis of the variation trends in fatty acid, tocopherol and candidate genes

• Auteur / Autrice : François Allal
• Direction : Jean-Marc Bouvet, François Lefèvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 17/12/2010
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Diversité génétique et amélioration des espèces forestières (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Doyle Mc Key
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Grandcolas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Joël Cuguen, Thierry Robert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides gras

Vitamine E

Phylogéographie

Karité

Mots clés libres

Vittellaria paradoxa

Phylogéographie

Facteurs climatiques

Acides gras et tocophérols

Gènes candidats

Tests d'association

Vittellaria paradoxa

Phylogeography

Climatic factors

Fatty Acids and tocopherol

Candidate genes

Association analysis

Résumé

Les patrons de variation au sein des espèces d'arbres résultent d'évolutions complexes dont certaines sont particulièrement liées à la condition d'arbre. Si les facteurs expliquant cette variabilité ont été abordés pour les espèces des zones tempérées, ils restent encore peu connus pour des espèces fruitières des zones tropicales sèches offrant des particularités sur le plan adaptatif et relevant d'un processus de domestication ancien. Pour répondre à cet enjeu, l'objectif scientifique de cette thèse est de mieux comprendre l'impact des facteurs évolutifs sur la variabilité au sein d'une espèce d'arbre en zone soudano-sahélienne. Nous nous sommes intéressés à Vitellaria paradoxa (karité), une espèce jouant un rôle économique majeur par la production de beurre à partir des graines, dont l'aire de distribution s'étend du Sénégal à l'Ouganda sous la forme de peuplements naturels et agroforestiers. Dans une approche phylogéographique basée sur l'analyse du polymorphisme de marqueurs moléculaires supposés neutres (microsatellites chloroplastiques et nucléaires, et régions intergéniques du chloroplaste) et sur la modélisation des niches écologiques du Karité à différentes périodes du Quaternaire, nous mettons en évidence l'impact des perturbations liées aux dernières glaciations (il y a 20000 ans) sur la diversité génétique de l'espèce. Dans une seconde approche méthodologique, nous étudions l'impact des déterminants environnementaux sur la variabilité des constituants chimiques des graines de Karité, permettant d'énoncer de nouvelles hypothèses. Enfin, nous nous intéressons à l'expression du polymorphisme de gènes candidats, codant les enzymes stéaroyl-ACP-désaturase (SAD) et homogentisate phytyltransférase (HPT), en relation avec la variabilité de la composition chimique en acides gras et en tocophérols des graines. Les résultats obtenus permettent notamment de discuter de l'impact de la sélection naturelle, de la domestication et de la dérive génétique, et d'apporter des hypothèses évolutives et fonctionnelles potentielles expliquant la variabilité observée.

Patterns of variation within tree species are the result of complex evolutionary changes, some of which are particularly related to the condition of trees. If the factors explaining this variability were discussed for species in temperate zones, they remain little known for fruit tree species of dry tropics, which show special adaptive features and result from an old domestication process. To meet this challenge, the scientific purpose of this thesis is to improve our understanding of evolutionary factors affecting the variability within a tree species in the Sudano-Sahelian zone. We got interested in Vitellaria paradoxa (Shea tree), a species which plays a major economic role for the production of butter from seeds and whose distribution range extends from Senegal to Uganda. In a phylogeographic approach based on the analysis of polymorphism supposedly neutral molecular markers (chloroplast and nuclear microsatellites and chloroplast intergenic regions) and based on ecological niche modelling of Shea tree at different periods of the Quaternary, we shape the role of last glacial maximum (20.000 YBP) on the genetic diversity of the species. In a second methodological approach, we study the impact of environmental determinants on the variability of Shea nuts chemical constituents, stating novel hypotheses. Finally, we investigate the polymorphism of candidate genes, encoding enzymes stearoyl-ACP-desaturase (SAD) and homogentisate phytyltransférase (HPT), in connection with the variability of relative fatty acids compositions and tocopherols contents in seeds. Through the results obtained, we discuss the impact of natural selection, domestication and genetic drift, and provide evolutionary and functional hypotheses that potentially explain the varia bility observed.