Etude physiologique de la dormance des bourgeons chez le cerisier doux (Prunus avium L.)

Bud dormancy in sweet cherry (Prunus avium L.)

• Auteur / Autrice : Rémi Beauvieux
• Direction : Elisabeth Dirlewanger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 15/12/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du fruit et pathologie
• Jury : Président / Présidente : Michel Hernould
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Bonhomme, Yves Gibon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Regnard, Pascale Maillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Dormance

Merisier

Mots clés libres

Dormance

Métabolisme

Expression de gènes

Changements climatiques

Prunus avium L

Dormancy

Metabolomics

Gene expression

Climatic change

Prunus avium L

Résumé

Chez les espèces fruitières, la dormance est une période clé qui influencera la floraison et la fructification. La dormance est finement régulée par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux. Elle est composée de deux phases principales, l’endodormance (ou dormance « vraie ») et l’écodormance (ou dormance « environnementale »). L’endodormance est caractérisée par une incapacité totale des bourgeons à débourrer, même dans des conditions normalement propices à la croissance. C’est le froid hivernal qui permet la sortie de l’endodormance, nécessaire à la floraison puis la fructification. Les besoins en froid, quantité nécessaire de froid pour accéder à la levée de l’endodormance, sont génétiquement déterminés, et sont relativement élevés chez la plupart des variétés de cerisier doux (Prunus avium L.) comparativement à d’autres espèces. Dans un contexte de réchauffement climatique, les besoins en froid pourraient ne plus être satisfaits et conduire à des pertes économiques.. L’objectif de cette thèse est donc d’approfondir les connaissances sur les voies impliquées dans la levée d’endordormance. L’étude porte sur un panel de variétés contrastées pour leurs besoins en froid, depuis des variétés très précoces comme ‘Cristobalina’ jusqu’à des variétés très tardives comme ‘Fertard’. Des approches métabolomiques, moléculaires et d’apport exogène de molécules ont été utilisées. Les résultats montrent que les voies 1) hormonales, 2) du stress oxydatif et 3) des sucres, ont un rôle différent. La voie des sucres donne un aperçu de l’activité métabolique ainsi que des marqueurs des différentes phases de la dormance. La voie hormonale est un système permettant de contrôler la croissance sans lien causal sur la dormance. La voie du stress oxydatif indique que les variétés précoces sont dans un état globalement plus oxydé que les variétés tardives lors de cette période. Les données de RNA-seq permettent l’identification de gènes ayant un rôle majeur dans la dormance et de confirmer les hypothèses des mécanismes impliqués. Ces résultats seront déterminants pour la création de variétés adaptées aux conditions climatiques futures.

Among fruit tree species, dormancy is a key period determining the success of flowering and fruit producing. Dormancy is tightly regulated by numerous genetic and environmental factors. It can be divided in two main phases: endodormancy (“true dormancy”) and ecodormancy (“environmental dormancy”). Endodormancy is characterized by a total incapacity of buds to burst, even in conditions proper to growth. Winter chilling enables the end of endodormancy, necessary for flowering and fruit production. Chilling requirements, necessary amount of chill for endodormancy release, are genetically fixed and relatively elevated in sweet cherry (Prunus avium L.) varieties compared to other species. In a climate change context, chilling requirements may not be entirely fulfilled and lead to drastic economic losses. The objective of this work is to increase the knowledge on the pathways involved in endodormancy release. The study relies on a panel of varieties contrasted for their chilling requirements, varying from a very low chill cultivar ‘Cristobalina’ to a high chill cultivar ‘Fertard’. Metabolomics and molecular studies, and exogenous molecules supply were used for dormancy deciphering. Hormonal pathway, oxidative stress and sugar pathway seem to have different roles. Sugar pathway enables to have an overview of the metabolic activity, and may be used as molecular markers to identify dormancy phases. Hormonal pathway has a role on growth control but no causal link with dormancy release was assessed. Major results concern the role of oxidative stress, with low chill cultivars in a more oxidized status than high chill cultivars. Moreover, RNAseq data enable the identification of key genes controlling dormancy and confirms the hypothesis on mechanisms involved. These results will be crucial for breeding new verities well adapted to future climatic conditions.