Thèse soutenue

Contribution des éléments transposables à l’adaptabilité de ravageurs de cultures en absence de reproduction sexuée

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Auteur / Autrice : Djampa Kozlowski
Direction : Etienne Gaëtan Jacques Danchin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 13/11/2020
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Jury : Président / Présidente : Gianni Liti
Examinateurs / Examinatrices : Gianni Liti, Clément Gilbert, Emmanuelle Lerat, Marc Bailly-Bechet, Didier Forcioli, Pierre Pontarotti, Hadi Quesneville
Rapporteurs / Rapporteuses : Clément Gilbert, Emmanuelle Lerat

Résumé

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Les nématodes à galles (genre Meloidogyne) sont parmi les parasites de plantes les plus nuisibles. Ces organismes se distinguent par la diversité de leurs modes de reproduction. Étonnement, il a été observé que les espèces les plus néfastes se reproduisent de manière strictement asexuée et certaines sont capables de contourner la résistance de la plante hôte en un nombre de générations restreint. Ainsi, bien qu'incapables de combiner des mutations bénéfiques provenant de différents individus, ces espèces peuvent s'adapter à des changements du milieu. L’adaptabilité et le succès parasitaire de ces espèces malgré l’absence de reproduction sexuée semblent paradoxaux et doivent reposer sur d’autres mécanismes capables de générer de la plasticité génétique.Les éléments transposables (ETs) sont des fragments d’ADN capables de se déplacer et de se multiplier dans les génomes. De ce fait, les ETs peuvent avoir des répercussions fonctionnelles et structurales sur les génomes. Les ETs pourraient constituer un des mécanismes permettant de générer la diversité génétique nécessaire à l’adaptabilité chez Meloidogyne.En réalisant une analyse de génomique comparative entre 7 espèces de Meloidogyne, j’ai montré que le contenu en ETs actuellement observé chez ces espèces semble suivre leur histoire évolutive et la dérive entre espèces, plutôt que des traits d’histoires de vie tels que le mode de reproduction. Par ailleurs, cette analyse soutient une activité récente des ETs au sein de la plupart des espèces. Ces résultats suggèrent que bien que les ETs aient récemment été actifs au sein du genre Meloidogyne, leur dynamique dans les génomes semble spécifique à chaque espèce et nécessite donc une étude ciblée.Dans cette optique, j’ai concentré mes efforts sur M. incognita, l’espèce à reproduction asexuée la plus préjudiciable pour l’agriculture. Dans un premier temps, j’ai annoté en détail le contenu en ETs du génome de M. incognita. L’analyse du contenu en ETs a confirmé que ces éléments ont probablement été récemment actifs dans le génome. Afin de mieux caractériser cette activité et ses potentiels effets, j’ai ensuite estimé la mobilité de ces ETs via une analyse de génomique comparative portant sur 12 isolats géographiques. J’ai pu identifier plusieurs milliers de loci dans le génome où les fréquences de présence d'ETs varient entre les différents isolats. Par une approche phylogénétique, j’ai montré que ces variations de fréquence d’ETs suivent l’histoire évolutive des isolats étudiés. Par rapport au génome de référence, j’ai prédit des néo-insertions d’ETs, certaines ayant un potentiel impact fonctionnel. Les validations expérimentales réalisées pour plusieurs de ces insertions confirment le rôle probable des ETs dans la plasticité du génome de cette espèce.Lors de cette analyse, j’ai également identifié des ETs présents à des fréquences intermédiaires (différentes de 0 ou 1) au sein de chaque isolat, signe d’une variabilité entre individus. Or M. incognita est un organisme supposé clonal et chaque isolat étudié est issu d’une seule femelle. En nous concentrant sur l’analyse d’un de ces isolats, nous avons validé expérimentalement plusieurs polymorphismes de présence, ce qui confirme qu’il existe une hétérogénéité génétique non négligeable au sein d’un même isolat. Par ailleurs, en comparant des données de séquençage issues du même isolat à deux points de cinétique différents, nous avons pu prédire que quelques ETs varient en fréquences au sein de l’isolat en un faible nombre de générations, ce qui sous-entend que ces ETs participent à la dynamique de la diversité génétique de cet organisme. Ces résultats posent les bases pour de futures analyses visant à déterminer si l'activité des ETs joue un rôle actif dans la capacité d’espèces à s'adapter à leur environnement en absence de reproduction sexuée.