Réponses métaboliques de la feuille de maïs aux contraintes environnementales ou évolutives

Metabolit response of maize leaf to environmental and evolutionary constraints

• Auteur / Autrice : Maëla Sémery
• Direction : Christine Dillmann
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences végétales
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GQE - Génétique Quantitative et Évolution - Le Moulon
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BASE: Biologie et Adaptation des Systèmes en Évolution
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Biologie des systèmes

Métabolisme

Modélisation mathématique

Maïs

Systems biology

Metabolism

Mathematical modeling

Maize

Résumé

Les approches actuelles de la biologie produisent des quantités massives de données qui rendent compte des abondances d'une majorité des constituants cellulaires et de leur variabilité génétique. Ces ressources ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre comment le métabolisme cellulaire répond à des perturbations génétiques ou environnementales et selon quels principes il évolue. Parmi les composantes de la fitness, les flux métaboliques jouent un rôle central puisqu'ils influencent directement ou indirectement les phénotypes, et ceci à tous les niveaux d'organisation. Pour cette raison, comprendre comment la distribution des flux métaboliques est contrôlée est une clef pour améliorer les caractères d'intérêt chez des espèces exploitées par l'Homme, telles que le maïs. L'objectif de la thèse sera d'analyser les réponses métaboliques de la feuille de maïs à des contraintes environnementales ou évolutives. Pour cela, le ou la doctorant.e en s'appuiera sur le modèle métabolique à l'échelle du génome publié pour la feuille de maïs (Bogart & Meyer, 2016) ainsi que sur des données de protéomique acquises sur un panel de 254 génotypes de maïs cultivés dans deux conditions d'irrigation (Blein-Nicolas et al., 2020). Les questions de recherche suivantes seront abordées pendant la thèse: 1) quelles sont les réponses métaboliques de la feuille de maïs à des contraintes environnementales ? 2) quel est le déterminisme génétique des flux métaboliques ? 3) comment évoluent les concentrations d'enzymes lorsqu'une une sélection directionnelle est appliquée sur un flux ?

Current approaches in biology produce massive amounts of data that account for the abundances of a majority of cellular constituents and their genetic variability. These resources open new perspectives to understand how cellular metabolism responds to genetic or environmental perturbations and according to which principles it evolves. Among the components of fitness, metabolic fluxes play a central role since they directly or indirectly influence phenotypes at all levels of biological organization. For this reason, understanding how the distribution of metabolic fluxes is controlled is a key to improving traits of interest in species exploited by humans, such as maize. The objective of the thesis will be to analyze the metabolic responses of the maize leaf to environmental or evolutionary constraints. To do so, the PhD student will rely on the published genome-scale metabolic model for maize leaf (Bogart & Meyer, 2016) as well as on proteomics data acquired on a panel of 254 maize genotypes grown under two irrigation conditions (Blein-Nicolas et al., 2020). The following research questions will be addressed during the thesis: 1) what are the metabolic responses of the maize leaf to environmental constrains? 2) what is the genetic determinism of metabolic fluxes? 3) how do enzyme concentrations evolve when directional selection is applied to a flux?