Vers l’identification et la caractérisation de nouveaux régulateurs de la morphologie des tissus du fruit

Towards the identification and characterization of new regulators of fruit tissue morphology

• Auteur / Autrice : Constance Musseau
• Direction : Lucie Fernandez, Frédéric Gévaudant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Végétale
• Date : Soutenance le 14/12/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génomique fonctionnelle du développement du Fruit
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du fruit et pathologie
• Jury : Président / Présidente : Michel Hernould
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathilde Causse, Sabine Müller, Christophe Trehin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : David Bouchez, Jose Jimenez-Gomez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Division cellulaire végétale

Histochimie

Morphologie (biologie)

Tomate

Mots clés libres

Fruit

Tomate

Morphologie des tissus

Division cellulaire

Mutant

Génétique directe

Fruit

Tomato

Tissue morphology

Cell division

Mutant

Forward genetics

Résumé

La taille du fruit et la morphologie des tissus du fruit sont des caractères clés définissant la qualité finale du fruit. Parmi la grande diversité de fruits observée dans la nature, la domestication et la sélection ont entrainé d’importantes modifications de la taille et de la morphologie des tissus du fruit. Jusqu'à présent, seuls quelques régulateurs génétiques ont été identifiés, et les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels la morphologie des tissus du fruit est définie restent imprécis. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse est d'identifier et de caractériser de nouveaux régulateurs impliqués dans la morphologie des tissus du fruit. Pour cela, j'ai utilisé une collection de mutants EMS de tomate comme source de diversité génétique et phénotypique et j'ai sélectionné deux mutants présentant des tendances opposées et extrêmes d'épaisseur du péricarpe. Grace à une stratégie de cartographie par séquençage, j’ai identifié une région génétique du chromosome 10, associée au phénotype péricarpe épais. J'ai également étudié le rôle de la Guanylate Binding Protein (GBP) à l’origine du phénotype péricarpe fin chez la tomate. La GBP est une grosse GTP binding protein qui n’a jamais été caractérisée chez les plantes. Afin d'approfondir l’étude de cette protéine, j'ai étudié en parallèle son rôle dans les modèles tomate et Arabidopsis'' thaliana. J'ai démontré que les deux protéines homologues sont localisées dans le noyau. La mutation de la GBP chez la tomate induit de fortes altérations de la division et de l'expansion cellulaire à l'intérieur du péricarpe ainsi qu'une altération de la croissance des racines latérales chez la tomate et Arabidopsis, une caractéristique classiquement retrouvée chez les mutants altérés dans la mitose. Cette étude suggère que le GBP joue un rôle dans le contrôle précis des divisions cellulaires dans le péricarpe de tomate.

Fruit size and morphology are key characters defining the final fruit quality. Among the large fruit diversity observed in the nature, human domestication and selection has induced changes in fruit size and tissue morphology. Only a few genetic regulators have been identified so far, thus cellular and molecular mechanisms by which fruit tissue morphology is defined remain incomplete. In this context, the aim of my thesis is to identify and characterize new regulators of fruit tissue morphology. For this purpose, I used a collection of tomato EMS mutants as a source of genetic and phenotypic diversity. I selected two mutants presenting opposite trends of pericarp thickness. Through a mapping-by-sequencing strategy, I identified a genetic region on chromosome 10, associated with an extreme thick pericarp phenotype. I also investigated the role of the Guanylate Binding Protein (GBP) at the origin of a thin pericarp phenotype. The GBP is a large GTP binding protein that was never characterized in plants so far. In order to go deeper into its functional characterization in plants, I studied in parallel the role of the protein in tomato and Arabidopsis ''thaliana'' models. I showed that both homolog proteins are localized at the nucleus. Mutation of GBP in tomato induced strong alterations in cell division and cell expansion inside the pericarp and altered lateral root growth in tomato and Arabidopsis, a classical feature for mutants impaired in mitosis. This study suggests a role for the GBP in the fine control of cell division in the tomato pericarp.