Régulateurs de l'endoréduplication et croissance du fruit de tomate

Molecular regulators of endoreduplication and tomato fruit growth

• Auteur / Autrice : Jean-Philippe Mauxion
• Direction : Nathalie Gonzalez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 12/05/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du fruit et pathologie
• Jury : Président / Présidente : Valérie Schurdi-Levraud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Schurdi-Levraud, Esther Van der Knaap, Lieven De Veylder, David Bouchez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Esther Van der Knaap, Lieven De Veylder

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines végétales

Division cellulaire

Endoréduplication

Croissance

Tomate

Mots clés libres

Fruit

Croissance

Endoréduplication

Tomate

Growth

Fruit

Endoreduplication

Tomato

Résumé

La croissance du péricarpe de tomate peut être décrite comme une succession d'événements cellulaires qui se chevauchent et sont interconnectés, avec des taux et des durées différents en fonction des couches cellulaires : divisions cellulaires anticlinales, périclinales et obliques, et expansion cellulaire isotrope et anisotrope. En outre, pendant l'expansion cellulaire, un cycle cellulaire modifié, l'endocycle, au cours duquel la synthèse de l'ADN se produit indépendamment de la mitose et conduit à une augmentation du contenu en ADN des cellules, a lieu. La taille finale du fruit ne peut donc être atteinte que par un contrôle et une coordination spatiale et temporelle stricts de ces événements.Dans ce contexte, l'objectif de mon doctorat était d'accroître les connaissances sur la régulation de la division cellulaire et de l'endoréduplication au cours du développement du fruit de tomate. Pour ce faire, j'ai utilisé deux approches : des approches de génétique inverse et de génétique directe. La première approche était basée sur des travaux antérieurs réalisés sur Arabidopsis et dans l'équipe sur des régulateurs connus du cycle cellulaire et de l'endocycle : les protéines CCS52. J'ai produit et phénotypé des lignées KO de tomate par édition du génome pour les trois gènes CCS52 de tomate. En plus de la conservation partielle de la fonction de ces gènes entre les deux espèces, j'ai montré que SlCCS52B était impliqué dans le contrôle de la forme des organes par la régulation de l'orientation des divisions cellulaires. En plus de la fonction majeure décrite pour SlCCS52A dans la régulation de l'endoréduplication, j'ai observé que les mutants de tomate semblent montrer une reprise de la division cellulaire avec la formation de noyaux anormaux qui doivent être étudiés plus en détail. SlCCS52A-L semble être impliqué dans l'organisation du méristème. La deuxième approche visait à identifier de nouveaux régulateurs de l'endoréduplication par génétique directe. Pour ce faire, j'ai utilisé une collection de mutants EMS dans la variété microtom disponible au laboratoire et j'ai sélectionné des familles présentant une altération de la ploïdie et du développement du péricarpe. J’ai ensuite recherché la mutation causale par une approche d'analyse de population en ségrégation. Malgré l'identification de plusieurs loci candidats, la ou les mutations causales restent encore à être confirmées.

The tomato fruit pericarp growth can be described as the succession of overlapping and interconnected cellular events with different onsets, different rates and duration in function of the cell layers: anticlinal, periclinal and oblique cell divisions, and isotropic and anisotropic cell expansion. In addition, during cell expansion, a modified cell cycle, the endocycle, during which DNA synthesis occurs independently from mitosis and lead to an increase of DNA content of the cells, takes place. Final fruit size can thus only be achieved through the strict spatial and temporal control and coordination of these events.In this context, the aim of my PhD was to increase the knowledge on the regulation of cell division and endoreduplication during tomato fruit development. To do so, I used two approaches: reverse and forward genetics approaches. The first approach was based on previous work done on Arabidopsis and in the team on known regulators of the cell cycle and the endocycle: the CCS52 proteins. I produced and phenotyped tomato KO-lines by gene editing for the three tomato CCS52 genes. In addition to partial conservation of the function of theses genes between the two species, I showed that SlCCS52B was involved in the control of organ shape through the regulation of cell division orientation. Beside the major function described for SlCCS52A in the regulation of endoreduplication, I observed that the tomato mutants seem to show a resumption of cell division with the formation of abnormal nuclei that need to be further studied. SlCCS52A-L seems to be involved in meristem organisation. The second approach aimed at identifying new regulators of endoreduplication by forward genetics. To do so, I made use of an EMS mutant microtom collection available in the lab and selected families with an alteration in ploidy and pericarp development and searched for the causal mutation by Bulk-segregant analysis approach. Despite the identification of several candidate loci, the causal muttion(s) still remain(s) to be confirmed.