Evolution des génomes du blé (genres Aegilops et Triticum) au sein des Poaceae. Dynamique rapide de l’espace occupé par les éléments transposables et conservation relative des gènes

Informations générales
Nom
Charles
Prénom
Mathieu
Diplôme
Thèse
Année
2009
Détails de la thèse/HDR
Université
Jury
Richard Cooke
Alan Schulman
Joseph Jahier
Francis Quétier
Carène Rizzon
Patrick Wincker
Directeur (pour les thèses)
Boulos Chalhoub
Résumé en français
Le blé (famille des Poaceae) constitue, avec le riz, le sorgho et le maïs, les céréales les plus cultivées au monde. Ma thèse vise à caractériser l’évolution dynamique et l’organisation des génomes des différentes espèces du blé (genres Triticum et Aegilops) en relation avec la prolifération des éléments transposables (TEs) dans leur génome (>80%), les polyploïdisations récurrentes ainsi que la syntenie avec d’autres espèces de Poaceae. Très peu de choses étaient connues sur la dynamique des TEs dans les génomes du blé. En constituant des sets de séquences génomiques représentatives, j’ai caractérisé la dynamique et la prolifération différentielle des superfamilles et familles différentes de TEs, dans les génomes A et B du blé, comme la résultante de l’équilibre entre leurs insertions et aussi leurs éliminations actives. La prolifération différentielle des TEs, ainsi que l’étendue et les conséquences sur le génome, ont été plus précisément appréciées en analysant la variabilité haplotypique des génomes A, B, S et D (16 haplotypes au total), comparant ainsi plusieurs génotypes des espèces diploïdes et polyploïdes du blé au niveau du locus de la dureté de la graine (Ha : Hardness). Le taux moyen de remplacements de l’espace TEs, mesurant leurs insertions et leurs éliminations différentielles en comparant deux séquences, a été ainsi estimé à 86% par million d’années (Ma) et dépasse celles bien documentées du maïs. Ainsi, l’espace TE est complètement différent entre les régions orthologues des génomes A, B, S et D qui ont divergé il y a moins de trois Ma. Les insertions des TEs mais aussi leurs éliminations par recombinaisons illégitimes de l’ADN, pouvant atteindre des fragments de plusieurs dizaines de kb, ainsi que la recombinaison génétique entre haplotypes divergents représentent les principaux mécanismes à la base des changements rapides de l’espace TEs. Sur une échelle d’évolution plus longue (60 Ma), j’ai analysé la conservation des gènes et l’évolution du locus (Ha) entre différentes espèces des Poaceae. J’ai pu ainsi préciser l’émergence du caractère grain tendre et des gènes Ha, comme nouveaux membres de la famille des gènes de Prolamine, dans l’ancêtre commun des Pooideae (blé et Brachypodium, de la tribu des Triticeae et des Brachypoidieae) et des Ehrhartoideae (riz), après leur divergence des Panicoideae (maïs, sorgho). Mes travaux de thèse suggèrent une importante dynamique et plasticité de l’espace important des Tes du blé, comparées à une relative conservation des gènes.