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Flowering date is a trait of main interest in perennial fruit species including sweet cherry (Prunus avium L.). It is highly dependent on the environment and has a major impact on fruit formation: as already observed, a poor synchronization between flowering date and the environmental conditions can lead to significant economic losses. Understanding the genetic determinism of the flowering date is therefore essential to optimize selection strategies and create new varieties better adapted to future climatic conditions.The first objective of this thesis is to study the genotype-by-environment (G × E) and QTL-by-environment (QTL × E) interactions. To do this, an intra-specific population called 'Regina' × 'Lapins' (n = 122) was planted in five locations with contrasting climates distributed in four European countries. It was thus possible to identify two major QTLs. The first one, located on linkage group 4, is found in all environments except the site located in Murcia (Spain), characterized by the highest temperatures. In the latter environment, the major QTL is localized on linkage group 1. Highly significant G×E and QTL×E interactions were assessed using different statistical models.The second objective of this thesis is to fine-map the QTL on linkage group 4 using a second population, 'Regina' x 'Garnet' (n = 1386). This QTL, very stable across years, explains the most important part of the phenotypic variation in this plant material. This QTL was detected in a 68-kb interval, containing twelve candidate genes that were functionally characterized using the new cherry genome sequence of the cultivar 'Regina'. In addition, their expression was studied in 'Regina' and 'Garnet' cultivars during the period from dormancy to flowering, leading to the identification of a few promising candidates. Also, two KASP markers have been developed and validated on different genetic backgrounds and can be used in marker-assisted selection (MAS) for flowering date.In the long term, these results should help breeders to create new varieties that are well adapted to their planting site and to ensure the production of sweet cherries in geographical areas covering a wide range of climates., La date de floraison est un caractère d’intérêt majeur chez les espèces pérennes fruitières dont le cerisier (Prunus avium L.). Elle est très dépendante de l’environnement et a un impact majeur sur la formation des fruits : comme déjà observé, une mauvaise adéquation entre la date de floraison et les conditions environnementales peut entrainer d’importantes pertes économiques. La compréhension du déterminisme génétique de la date de floraison est donc primordiale pour optimiser les stratégies de sélection et créer de nouvelles variétés mieux adaptées aux conditions climatiques futures.Le premier objectif de cette thèse est d’étudier les interactions génotype x environnement (G × E) et QTL x environnement (QTL × E). Pour ce faire, une population intra-spécifique ‘Regina’ × ‘Lapins’ (n = 122) a été implantée dans cinq sites aux climats contrastés répartis dans quatre pays d’Europe. Il a ainsi été possible d’identifier deux QTL majeurs. Le premier, localisé sur le groupe de liaison 4, est trouvé dans tous les environnements sauf celui caractérisé par les températures les plus élevées (Murcie, en Espagne). Dans ce dernier environnement, le QTL majeur est localisé sur le groupe de liaison 1. Des interactions G × E et QTL × E fortement significatives ont été évaluées au moyen de différents modèles statistiques.Le second objectif de cette thèse est de cartographier finement le QTL du groupe de liaison 4 en utilisant une seconde population, ‘Regina’ x ‘Garnet’ (n = 1386). Ce QTL très stable, détecté durant toutes les années étudiées, explique la part la plus importante de la variance phénotypique dans ce matériel végétal. Ce QTL a pu être localisé dans un intervalle de 68kb, contenant douze gènes candidats caractérisés fonctionnellement en utilisant la nouvelle séquence du génome du cerisier issue du cultivar ‘Regina’. De plus, leur expression a été étudiée chez les cultivars ‘Regina’ et ‘Garnet’ au cours de la période allant de l’entrée en dormance jusqu’à la floraison, permettant d’identifier quelques candidats prometteurs. Aussi, deux marqueurs de type KASP ont été développés et validés sur différents fonds génétiques, et pourront être utilisés en sélection assistée par marqueurs (SAM) pour la date de floraison.A terme, l’ensemble de ces résultats devrait contribuer à accroître l’efficacité des programmes de sélection afin de créer de nouvelles variétés bien adaptées à leur site de plantation et d’assurer la production de cerises dans des zones géographiques couvrant une large gamme de climats.

Les adaptations florales à des pollinisateurs comme les changements de forme de la corolle entraînent souvent un isolement reproducteur et donc la spéciation. Malgré leur importance écologique, les mécanismes génétiques à l'origine de cette diversité de caractères sont encore mal compris, surtout en dehors des espèces modèles. L’objectif de mon projet de maîtrise était donc d'identifier les gènes impliqués dans la variation de la forme de la corolle entre deux espèces du genre Rhytidophyllum (famille des Gesneriaceae), qui ont des modes de pollinisation différents. La première, R. rupincola, a des fleurs tubulaires et est strictement pollinisée par les colibris, tandis que la seconde, R. auriculatum, a des fleurs plus ouvertes et est pollinisée par les colibris et les chauves-souris. Dans cette étude, nous avons fait une revue de littérature et utilisé une approche de transcriptomique comparative pour identifier des gènes candidats qui pourraient expliquer la variation de la forme florale entre R. auriculatum et R. rupincola. Nous avons ensuite testé leur association avec la variation de la forme de la corolle en utilisant la cartographie de loci de traits quantitatifs (QTLs) pour une population hybride F2. Les résultats ont montré que 7 des 29 gènes candidats étaient associés à 8 QTLs différents. La répartition et la fonction supposée de ces gènes suggèrent que la forme de la corolle est un trait complexe. Ce type d'étude est rarement entrepris chez des espèces non-modèles, mais il est important afin d'intégrer la génétique du développement floral dans une perspective évolutive., Floral adaptations to specific pollinators like corolla shape changes often result in reproductive isolation and thus speciation. But despite their ecological importance, the genetic mechanisms behind this diversity of traits are still poorly understood, especially outside model species. Hence, our goal is to identify genes involved in corolla shape variation between two species of the Rhytidophyllum genus (Gesneriaceae family) from the West Indies, which is characterized by shifts in pollination modes during its evolution. The first one, R. rupincola, has a tubular corolla and is strictly pollinated by hummingbirds. The second one, R. auriculatum, has more open flowers and is pollinated by both hummingbirds and bats. We know from previous work that the variation in morphological floral traits between these species is explained by a few quantitative trait loci (QTLs) of moderate to small effect (Alexandre et al., 2015), but we still do not know which genes underly these loci. In this study, we surveyed the literature and used a comparative transcriptomic approach to identify candidate genes that could explain floral variation between R. auriculatum and R. rupincola. We then tested their association with corolla shape variation using QTL mapping for a F2 hybrid population. Results showed that 7 out of 29 candidate genes were included within 8 different QTL. The number, repartition and putative function of these genes suggest that corolla shape is a complex trait. This sort of investigation is rarely undertaken in non-model species, but is important to integrate developmental genetics with an evolutionary perspective.

Plants Secondary Cell Walls (SCW) represent most of the renewable biomass and participate in some plant physiological functions such as nutrient transport, stress resistance and stiffness. Sorghum is a C4 grass well adapted to nutrient and water limiting conditions. Improving knowledge SCW establishment in sorghum aims at contributing to the development of varieties adapted to biomass sector including animal feed, energy production and the development of bio-materials. The objectives of the thesis presented here are to contribute to the understanding of the molecular mechanisms of SCW regulation and biosynthesis by identifying genes networks involved in this process and validating their role using reverse genetics. As a first step, a phylogenetic analysis including 9 species, allowed us to identify homologies within families of NAC and MYB TF, which are the main regulators of SCW establishment in Arabidopsis and other species. We then built gene co-expression networks of sorghum developing internode and focused on NAC and MYB networks as well as on networks with enrichment in SCW related genes Then, genes identified by these approaches were compared to those located in the chromosomal regions impacting the variability of SCW composition. In a second step we have developed genetic transformation approaches to characterize the role of identified genes by reverse genetics.We have identified 6 modules of co-expressed genes enriched with genes and gene ontologies related to cell walls and in particular 2 modules whose genes are potentially involved in the establishment of SCW. In addition, 122 NAC and 135 MYB were identified in sorghum. Among them, 14 NAC and 25 MYB are involved in the 6 co-expression networks highly enriched in cell wall genes. Of these, 19 are homologues of genes already validated in other species for their role SCW establishment and 20 have no known role. The comparison of the genes belonging to the 6 modules involved in cell wall establishment and chromosomal regions associated with the composition of the biomass revealed an intersect of 70 genes and some structural genes involved in the biosynthesis of the walls but little convergence concerning NAC and MYB TF.Although the optimization of stable genetic transformation protocols was unsuccessful, an efficient protoplast-based transient transformation protocol was optimized. This tool will be mobilized to test the roles of identified TF in networks enriched with cell wall genes.; Les parois secondaires (PS) des plantes représentent la majorité de la biomasse renouvelable et participent à des fonctions physiologiques des plantes comme le transport des nutriments, la résistance à la verse et aux stress. Le sorgho est une graminée en C4 bien adaptée aux conditions limitantes en nutriments et en eau. L’amélioration des connaissances relatives à la mise en place des PS chez le sorgho a pour objectif de contribuer au développement de variétés adaptées aux filières de valorisation de la biomasse incluant l’alimentation animale, la production énergétique et le développement de bio-matériaux. Les objectifs de la thèse présentée ici sont de contribuer à la compréhension des mécanismes moléculaires de la mise en place des PS par l’identification des réseaux de gènes impliqués et la validation de leur rôle par génétique inverse. Dans un premier temps, une analyse phylogénétique comprenant 9 espèces, nous a permis d’identifier les liens d’homologies au sein des familles de facteurs de transcription (FT) NAC et MYB, qui sont les principaux régulateurs de la mise en place des PS chez Arabidopsis et d’autres espèces. Nous avons ensuite construit les réseaux de co-expression géniques impliqués dans la mise en place des entre-nœuds en développement du sorgho et nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux réseaux comprenant des NAC et des MYB ainsi qu’à ceux présentant des enrichissements en gènes liés aux PS. Puis les gènes identifiés par ces approches ont été comparés à ceux situés dans les zones chromosomiques impactant la variabilité de la composition des PS. Dans un deuxième temps, nous avons développé des approches de transformation génétique afin de caractériser le rôle des gènes mis en évidence par génétique inverse.Nous avons identifié 6 modules de gènes co-exprimés enrichis en gènes et en ontologies géniques liés aux parois et en particulier 2 modules dont les gènes sont potentiellement impliqués dans la mise en place des PS. En outre, 122 NAC et 135 MYB ont été identifiés chez le sorgho. Parmi eux, 14 NAC et 25 MYB sont impliqués dans les 6 réseaux de co-expression de gènes fortement enrichis en gènes de paroi. Dix-neuf sont des homologues de gènes déjà validés chez d’autres espèces pour leur rôle dans la mise en place des PS et 20 n’ont pas de rôle connu. La comparaison des gènes faisant partie des 6 modules impliqués dans la mise en place des parois et des régions chromosomiques associées à la composition de la biomasse a mis en évidence 70 gènes en commun et quelques gènes de structure impliqués dans la biosynthèse des parois mais peu de convergence concernant les FT NAC et MYB.Bien que l’optimisation des protocoles de transformation génétique stable n’ait pas abouti, un protocole efficace de transformation transitoire basée sur des protoplastes a été optimisé. Cet outil sera notamment mobilisé pour tester les rôles des FT identifiés dans les réseaux enrichis en gènes de parois.

Plants Secondary Cell Walls (SCW) represent most of the renewable biomass and participate in some plant physiological functions such as nutrient transport, stress resistance and stiffness. Sorghum is a C4 grass well adapted to nutrient and water limiting conditions. Improving knowledge SCW establishment in sorghum aims at contributing to the development of varieties adapted to biomass sector including animal feed, energy production and the development of bio-materials. The objectives of the thesis presented here are to contribute to the understanding of the molecular mechanisms of SCW regulation and biosynthesis by identifying genes networks involved in this process and validating their role using reverse genetics. As a first step, a phylogenetic analysis including 9 species, allowed us to identify homologies within families of NAC and MYB TF, which are the main regulators of SCW establishment in Arabidopsis and other species. We then built gene co-expression networks of sorghum developing internode and focused on NAC and MYB networks as well as on networks with enrichment in SCW related genes Then, genes identified by these approaches were compared to those located in the chromosomal regions impacting the variability of SCW composition. In a second step we have developed genetic transformation approaches to characterize the role of identified genes by reverse genetics.We have identified 6 modules of co-expressed genes enriched with genes and gene ontologies related to cell walls and in particular 2 modules whose genes are potentially involved in the establishment of SCW. In addition, 122 NAC and 135 MYB were identified in sorghum. Among them, 14 NAC and 25 MYB are involved in the 6 co-expression networks highly enriched in cell wall genes. Of these, 19 are homologues of genes already validated in other species for their role SCW establishment and 20 have no known role. The comparison of the genes belonging to the 6 modules involved in cell wall establishment and chromosomal regions associated with the composition of the biomass revealed an intersect of 70 genes and some structural genes involved in the biosynthesis of the walls but little convergence concerning NAC and MYB TF.Although the optimization of stable genetic transformation protocols was unsuccessful, an efficient protoplast-based transient transformation protocol was optimized. This tool will be mobilized to test the roles of identified TF in networks enriched with cell wall genes.; Les parois secondaires (PS) des plantes représentent la majorité de la biomasse renouvelable et participent à des fonctions physiologiques des plantes comme le transport des nutriments, la résistance à la verse et aux stress. Le sorgho est une graminée en C4 bien adaptée aux conditions limitantes en nutriments et en eau. L’amélioration des connaissances relatives à la mise en place des PS chez le sorgho a pour objectif de contribuer au développement de variétés adaptées aux filières de valorisation de la biomasse incluant l’alimentation animale, la production énergétique et le développement de bio-matériaux. Les objectifs de la thèse présentée ici sont de contribuer à la compréhension des mécanismes moléculaires de la mise en place des PS par l’identification des réseaux de gènes impliqués et la validation de leur rôle par génétique inverse. Dans un premier temps, une analyse phylogénétique comprenant 9 espèces, nous a permis d’identifier les liens d’homologies au sein des familles de facteurs de transcription (FT) NAC et MYB, qui sont les principaux régulateurs de la mise en place des PS chez Arabidopsis et d’autres espèces. Nous avons ensuite construit les réseaux de co-expression géniques impliqués dans la mise en place des entre-nœuds en développement du sorgho et nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux réseaux comprenant des NAC et des MYB ainsi qu’à ceux présentant des enrichissements en gènes liés aux PS. Puis les gènes identifiés par ces approches ont été comparés à ceux situés dans les zones chromosomiques impactant la variabilité de la composition des PS. Dans un deuxième temps, nous avons développé des approches de transformation génétique afin de caractériser le rôle des gènes mis en évidence par génétique inverse.Nous avons identifié 6 modules de gènes co-exprimés enrichis en gènes et en ontologies géniques liés aux parois et en particulier 2 modules dont les gènes sont potentiellement impliqués dans la mise en place des PS. En outre, 122 NAC et 135 MYB ont été identifiés chez le sorgho. Parmi eux, 14 NAC et 25 MYB sont impliqués dans les 6 réseaux de co-expression de gènes fortement enrichis en gènes de paroi. Dix-neuf sont des homologues de gènes déjà validés chez d’autres espèces pour leur rôle dans la mise en place des PS et 20 n’ont pas de rôle connu. La comparaison des gènes faisant partie des 6 modules impliqués dans la mise en place des parois et des régions chromosomiques associées à la composition de la biomasse a mis en évidence 70 gènes en commun et quelques gènes de structure impliqués dans la biosynthèse des parois mais peu de convergence concernant les FT NAC et MYB.Bien que l’optimisation des protocoles de transformation génétique stable n’ait pas abouti, un protocole efficace de transformation transitoire basée sur des protoplastes a été optimisé. Cet outil sera notamment mobilisé pour tester les rôles des FT identifiés dans les réseaux enrichis en gènes de parois.

Plants are subjected to many environmental stresses during their life. Faced with these constraints, plants have developed different strategies during their evolution. The most emblematic is the establishment of a specialized metabolism, represented by a great chemical and functional diversity. Although this metabolism has been studied more and more in recent years, many gaps remain, related in particular (i) to the complexity of the metabolomic changes generated by the perception of stress, (ii) to the costs and benefits that these metabolites impute to the producing plant, and (iii) to the metabolic pathways leading to the diversity of compounds. To cope with these different issues, we adopted a strategy combining approaches of phytochemistry, molecular biology and genetics. First, we studied global metabolic changes caused by the application of two environmental stresses, ozone and mechanical wounding, on parsnip. The obtained results allowed us to identify 40 metabolites differentially accumulated under these conditions, including some furocoumarins. Subsequently, we focused our study on these molecules by evaluating their accumulation profiles under mechanical wounding stress condition, using differential analyzes. From this data, we initiated the search and identification of candidate genes potentially involved in this pathway based on transcriptomic and genomic parsnip libraries analyses. The function of the selected genes was evaluated by heterologous expression approach in yeast. In parallel to this work, we have developed a strategy to better understand the metabolic cost of specialized metabolites synthesis. To do this, we have adapted a multigene cloning method to furocoumarines, allowing to transfer several genes involved in the same pathway in a plant, in a single operation. This method allowed us to initiate the generation of stable lines having integrated the first two genes of the pathway. These plants will be compared to wild plants and will thus allow to study the metabolic and physiological costs of the introduction of this new biosynthetic pathway and its benefits in terms of plant defense., Les plantes sont soumises durant leur vie à de nombreux stress environnementaux. Face à ces contraintes, les végétaux ont développé au cours de l'évolution différentes stratégies. La plus emblématique est la mise en place du métabolisme spécialisé, représenté par une grande diversité chimique et fonctionnelle. Bien que ce métabolisme soit de plus en plus étudié ces dernières années, de nombreuses lacunes persistes à son propos, liées notamment (i) à la complexité des modifications métabolomiques engendrées par la perception de stress, (ii) aux coûts et avantages que ces métabolites imputent à la plante les accumulant, et (iii) aux voies métaboliques menant à cette diversité de composés. Pour appréhender ces différentes problématiques, nous avons adopté une stratégie combinant des approches de phytochimie, de biologie moléculaire et de génétique. Dans un premier temps, nous avons étudié les changements métaboliques globaux engendrés par l’application de deux stress environnementaux, l’ozone et la blessure mécanique, sur une plante modèle au laboratoire, le panais, en fonction du temps. Les résultats de ces travaux nous ont permis d’identifier 40 métabolites différentiellement accumulés dans ces conditions, dont certaines furocoumarines. Par la suite, nous avons focalisé notre étude sur ces molécules en évaluant leurs profils d’accumulation, en condition de stress par blessures mécaniques, par la biais d’analyses différentielles. A partir de ces données, nous avons initié la recherche et l'identification de gènes candidats potentiellement impliqués dans cette voie à partir de plusieurs banques transcriptomiques et génomiques de panais. La fonction des gènes sélectionnés a été évalué par des approches d'expression hétérologue dans la levure. En parallèle de ces travaux, nous avons développé une stratégie destinée à mieux comprendre le coût métabolique de la synthèse de métabolites spécialisés. Pour ce faire, nous avons adapté aux furocoumarines une technique de clonage multigénique permettant de transférer dans une plante, et en une seule opération, plusieurs gènes impliqués dans la même voie de biosynthèse. Cette méthode nous a permis d'initier la génération de lignées stables ayant intégré les deux premiers gènes de la voie. Ces plantes seront comparées à des plantes sauvages et permettront ainsi d’étudier les coûts métaboliques et physiologiques de l’introduction de cette nouvelle voie de biosynthèse ainsi que ses bénéfices en termes de défense de la plante.

Lucerne (Medicago sativa) is an autotetraploid forage legume, whose breeding could beneficiate from allele mining. This strategy is based on the natural diversity and consists in seeking alleles with a potential effect on the phenotype. The interest of this approach was evaluated by studying five genes of agronomic interest: CAD1 and CCoaOMT (digestibility), CONSTANS-like (forage yield), NHX1 (salt tolerance) and WXP1 (drought tolerance). The diversity of these five genes was evaluated by sequencing 387 genotypes of cultivated accessions and 20 genotypes of wild accessions. The results confirmed a bottleneck during lucerne domestication and selection. CONSTANS-like and WXP1 were very variable whereas CAD1, CCoaOMT and NHX1 contained very few variants. Variants with a potential strong impact on the phenotype were identified in conserved parts of protein sequence within the Faboideae. The impact on phenotype was studied for two mutations of the CONSTANS-like gene: constans-634, causing a premature stop codon and constans-4111, located in a conserved region of the gene. Genotypes carrying one to three doses of the mutations (AAAB, AABB and ABBB) were polycrossed in order to obtain offsprings with every allele combination (AAAA, AAAB, AABB, ABBB and BBBB). KASPar markers were developed to determine the mutation doses in offspring progeny. No homozygous genotype was found for constans-634 in the 1505 offspring progeny. This mutation induced a premature flowering of three days for the genotypes carrying three doses of the mutation. The mutation constans-4111 induced an additive effect on stem height and the homozygous genotypes without the variant where on average 11.8 cm shorter than homozygous genotypes carrying three or four doses of the variant. The application of allele mining strategy in plant schemes of heterozygous autotetraploid species was discussed., La luzerne (Medicago sativa) est une légumineuse fourragère autotétraploïde dont l’amélioration repose principalement sur une sélection phénotypique récurrente qui aboutit à la création de variétés synthétiques. L’allele mining pourrait être une stratégie pour exploiter l’importante diversité génétique de l’espèce. L’article décrit le polymorphisme de cinq gènes ayant un impact sur le phénotype de certains caractères: CAD1 et CCoaOMT (digestibilité), CONSTANS-like (rendement fourrager), NHX1 (tolérance au sel) et WXP1 (tolérance à la sécheresse). Ces gènes ont été intégralement séquencés chez 387 génotypes issus de 43 accessions cultivées et 20 génotypes provenant d’accessions sauvages. Les polymorphismes sauvages et cultivés ont été comparés, et l’évolution adaptative a été analysée en comparant les séquences de M. sativa et M. truncatula. Enfin, les variants du pool cultivé ont été caractérisés. Nous avons montré que le pool sauvage était plus variable que le pool cultivé, avec 36,6% et 8,4% des variants spécifiques au pool sauvage et au pool cultivé, respectivement, confirmant ainsi un effet de goulot d’étranglement durant la domestication et la sélection. Nous avons également constaté que CAD1, CCoaOMT et NHX1 étaient soumis à une sélection purificatrice forte et contenaient peu de variants non synonymes (respectivement 8, 5 et 8), tandis que CONSTANS-like et WXP1 faisaient l’objet d’une sélection purificatrice moins prononcée et étaient plus polymorphes (45 et 91 variants non synonymes, respectivement). Ce résultat suggère que l’évolution adaptative pourrait être un indicateur du polymorphisme attendu. L’application de l’allele mining pour l’amélioration des espèces autotétraploïdes est discutée.

Projekt ljudskoga genoma završen je 2003. godine, a njegovi su rezultati otkrili dotada nepoznate detalje o našem genomu: skupinu informacija o tome kako ljudska bića izgledaju, kako djeluju, osjećaju, misle i razvijaju se. Uskoro su ostvarene i druge međunarodne suradnje poput projekta HapMap i Projekta 1000 genoma. Unatoč tomu što su primarno bili usmjereni na istraživanje varijabilnosti u ljudskoj populaciji, kao i moguće povezanosti različitih varijacija s različitim stanjima i bolestima, ti su projekti također znatno utjecali na razumijevanje utjecaja gena na sportski uspjeh. Usporedno su razvijene poboljšane metode genske analize i genskoga preinačavanja na temelju kojih je postalo moguće utvrditi kandidatske gene odgovorne za različite fenotipe uspješnosti u sportu te razviti protokole slične genskim terapijama za poboljšanje sportskih natjecateljskih performansi sportaša. Ovaj rad daje pregled razvoja u genetici, pregled kandidatskih gena povezanih sa sportskim natjecateljskim performansama te etičke dvojbe vezane uz preinačavanje genoma radi poboljšavanja sportskih natjecateljskih performansi., In 2003 the final results of the Human Genome Project revealed the details of our genome: a set of information about how human beings look, how we act, feel, think and develop. Soon after, other global collaborations such as the HapMap project and 1000 Genomes Project were conducted. Although the main focus was to investigate the variability in human populations and the possible connections of certain variations to different conditions and diseases, these projects also had a great impact on the understanding of the genetic influence on sports performance. In parallel, improved methods for gene analysis and gene editing were developed. Based on those methods, it became possible to detect candidate genes responsible for different performance phenotypes and develop protocols similar to gene therapies for performance enhancement in athletes. This review covers developments in genetics, the overview of candidate genes associated with athletic performance, and ethical dilemmas related to the modification of genome for sport performance enhancement., En 2003, les résultats finaux du Projet génome humain ont révélé les détails sur la structure de notre génome : un ensemble d’informations sur l’apparence physique de l’être humain, sur sa manière d’agir, de sentir, de penser, et de se développer. Peu de temps après, d’autres collaborations mondiales telles que le projet HapMap et le projet 1000 Genomes ont été menées à terme. Axés essentiellement sur la variabilité de la population humaine et sur les possibles liens de certaines variations avec différents états et maladies, ces projets ont toutefois eu un important impact sur notre manière de comprendre l’influence que les gènes exercent sur la performance sportive. En parallèle, des méthodes améliorées pour l’analyse du gène et la modification du gène ont été développées. Il est devenu possible sur la base de ces méthodes de détecter les gènes candidats responsables des différents phénotypes associés à la performance et de développer des protocoles similaires aux thérapies géniques afin d’améliorer les performances chez les athlètes. Cet article passe en revue les développements en génétique, donne un aperçu général des gènes candidats associés à la performance athlétique et des dilemmes éthiques liés à la modification du génome dans le but d’améliorer la performance sportive., Im Jahr 2003 enthüllten die endgültigen Ergebnisse des Humangenomprojekts die Details unseres Genoms: Eine Reihe von Informationen darüber, wie Menschen aussehen, wie wir handeln, fühlen, denken und uns entwickeln. Bald darauf wurden weitere weltweite Kooperationen wie das HapMap-Projekt und das 1000-Genome-Projekt in die Tat umgesetzt. Obgleich das Hauptaugenmerk auf der Variabilität der menschlichen Population und den möglichen Verquickungen bestimmter Variationen mit verschiedenen Zuständen und Krankheiten lag, übten diese Projekte auch eine große Wirkung auf das Verständnis des genetischen Einflusses auf die sportliche Leistung aus. Parallel dazu wurden verbesserte Methoden zur Genanalyse und Genbearbeitung entwickelt. Basierend auf diesen Methoden wurde es machbar, Kandidatengene zu detektieren, die für verschiedene Leistungsphänotypen verantwortlich sind, und Protokolle zu entwickeln, die Gentherapien zur Leistungssteigerung bei Sportlern ähneln. Dieser Aufsatz behandelt Entwicklungen in der Genetik, den Überblick über Kandidatengene im Zusammenhang mit sportlicher Leistung und ethische Dilemmata bezüglich der Modifizierung des Genoms zur Steigerung der sportlichen Leistung.

Hematopoietic Stem Cells (HSCs) are the basis of the regulated functioning of the hematopoietic system throughout the life of the individual. In adult amniotes, HSCs reside in the bone marrow but are produced very early during development, transiently and in small numbers, at the level the dorsal aorta from specialized Endothelial Cells (EC), termed Hemogenic Endothelial Cell (HEC), themselves derived from non-hemogenic ECs. HECs, under the influence of signals yet to be defined, lose their endothelial fate and acquire a hematopoietic identity through a mechanism designated as Endothelial-To-Hematopoietic transition (EHT). How HECs are specified and how EHT is fine-tuned remain unanswered questions but has major implication in regenerative medicine. We recently designed an ex vivo culture system, starting from the quail pre-somitic mesoderm, that mimics the steps occurring in the aorta to produce the first HSCs. We have exploited this system to isolate specific transcriptomic signatures for the passage from the mesoderm to ECs, from ECs to HECs and from HECs to HSCs. Using an ensemble of systems biology approaches; we have isolated specific molecular signatures for one or the other cell states and have emphasized on the identification of genes implicated in the specification of the hemogenic endothelium and the control of EHT. Two key signaling pathways (Wnt and Notch) and a specific gene (POFUT2) has been shown to play a crucial role in the EHT. Taken together our results should help to better define key steps in the commitment towards HSC to further produce safe and robust cells for therapeutic purposes., Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont à la base du bon fonctionnement du système hématopoïétique tout au long de la vie de l'individu. Chez les amniotes, les CSHs résident dans la moelle osseuse mais sont produites très tôt au cours du développement, transitoirement et en petit nombre, au niveau de l'aorte dorsale à partir des Cellules Endothéliales (CE) spécialisées, appelées Cellules Endothéliales Hemogéniques (CEH), elles-mêmes dérivées de CE non hémogeniques. Les CEH, sous l'influence de signaux encore à définir, perdent leur identité endothéliale et acquièrent une identité hématopoïétique par un mécanisme désigné comme Transition Endothélio-Hématopoïétique (TEH). La façon dont les CEH sont spécifiés et comment la TEH est régulée restent des questions sans réponse, mais ont une implication majeure en biologie et en médecine régénérative. Nous avons récemment conçu un système de culture ex vivo, à partir du mésoderme pré-somitique de caille, qui mime les étapes se produisant dans l'aorte pour produire les premières CSH. Nous avons exploité ce système pour isoler des signatures transcriptomiques spécifiques pour les différentes étapes de la TEH. Un ensemble d'approches de biologie des systèmes nous a permis d'isoler des signatures moléculaires uniques en mettant l'accent sur la spécification de l'endothélium hémogénique et le contrôle de la TEH. Deux voies de signalisation clés (Wnt et Notch) et un gène spécifique (POFUT2) ont montré jouer un rôle crucial dans la TEH. Nos résultats devraient aider à mieux définir les étapes clés de l'engagement vers la production de CSH importante pour les thérapies.

Invasive alien species and emerging infectious diseases represent a growing worldwide problem and constitute one of the major threats to biodiversity. New Caledonia, an archipelago located in the South West Pacific, is recognized as one of the major biodiversity hotspot. The native vascular flora illustrates this outstanding biological uniqueness, with 3250 species of which over 74 % are endemic. In this context, management and preservation of this biodiversity is a priority issue.Austropuccinia psidii is a fungus considered to be one of the major environmental threats to plants belonging to the family Myrtaceae on a global scale. Commonly known as "Myrtle rust", this pathogen has been observed in New Caledonia in 2013. The establishment of this exotic plant pathogen is of concern given the environmental importance of Myrtaceae in the archipelago ecosystems of Myrtaceae.The objective of this thesis is to put in place a strategy to control both the expansion of the pathogen in a natural environment and in nurseries cultivating Myrtaceae.In a first part, we will highlight the importance of the impact of A. psidii in terms of geographic extent, host range and severity of symptoms. This information is essential to specifically target the conservation priorities of the species most affected and preserved their habitats. The results show that A. psidii impacts a wide range of Myrtaceae species on the territory. Variations in the severity of the symptoms expressed between individuals of the same species suggest the possibility of initiating integrated control strategy based on the selection of traits related to resistance to this disease.In a second part, we will try to identify genetic markers to discriminate individuals according to the phenotype of resistance they express to the infection caused by myrtle rust. By using an RNA-Seq approach, combining both differential gene expression and the search for nucleotide variations positioned in coding parts of the genomes, we were able to identify discriminant candidate genes for resistant vs susceptible in endemic Myrtaceae species known for their patrimonial, economic or ecological role. Among these candidate genes some admit known functions involved in mechanisms of resistance to pathogens.; Les espèces exotiques envahissantes et les maladies infectieuses représentent un problème croissant au niveau mondial et constituent l'une des principales menaces pour la biodiversité. La Nouvelle- Calédonie, archipel situé dans le sud-ouest du Pacifique, est reconnue comme l'un des principaux points chauds de la biodiversité. Sa flore vasculaire native illustre cette singularité biologique remarquable, avec 3250 espèces dont plus de 74% sont endémiques. Dans ce contexte, la gestion et la préservation de cette biodiversité est une question prioritaire. Austropuccinia psidii est un champignon, considéré comme l’une des principales menaces environnementales pour les plantes appartenant à la famille des Myrtaceae à l’échelle mondiale. Communément connu sous le nom de "rouille des Myrtaceae", ce pathogène a été observé en Nouvelle-Calédonie en 2013. L’établissement de ce phytopathogène exotique est préoccupant compte tenu de l’importance environnementale occupée par les Myrtaceae dans les écosystèmes de l’archipel. L’objectif appliqué de cette thèse est de mettre en place une stratégie de lutte permettant à la fois de contrôler l’expansion du pathogène en milieu naturel, et dans[ les ]pépinières productrices de Myrtaceae.Dans une première partie, nous allons mettre en évidence l’importance de l’impact d’A. psidii en termes d’étendue géographie, de gamme hôte et de sévérité des symptômes induits. Ces informations sont primordiales pour cibler spécifiquement les priorités de conservations des espèces et préservation des milieux les plus touchés. Les résultats montrent qu’A. psidii impacte un large panel d’espèces de Myrtaceae sur le territoire. Les variations dans la sévérité des symptômes exprimés entre individus d’une même espèce suggèrent la possibilité d’engager une lutte intégrée axée sur la sélection de caractères liés à la résistance à cette maladie.Dans une seconde partie, nous tenterons d’identifier des marqueurs génétiques permettant de discriminer les individus en fonction du phénotype de résistance qu’ils expriment face à l’infection causée par la rouille. C’est ainsi que via une approche RNA-Seq, combinant à la fois une analyse de différentiel d’expression des gènes et la recherche de variants nucléotidiques directement positionnés sur des parties codantes des génomes de plantes concernées, nous sommes parvenus à identifier des gènes candidats discriminants pour les caractères résistants vs sensibles chez des espèces de Myrtaceae locales connues pour leurs caractères patrimonial, économique, ou encore écologique. Parmi ces gènes candidats certains admettent des fonctions connues impliquées dans les mécanismes de résistance aux pathogènes.

L’alternance de production est un caractère phénotypique au déterminisme génétique complexe. Exprimé par le pommier (Malus x domestica Borkh) et l’olivier (Olea europea), sa maîtrise présente un grand intérêt agronomique. Pour caractériser les aspects génétiques de ces deux traits, la régularité de production et le rendement, cinq valeurs distinctes sont calculées statistiquement et servent de bases à une détection de QTLs (zones génomiques d’intérêts) sur des cartes génétiques élaborées à cette fin pour les populations en croisement « X3263 x Belrène » pour le pommier et « Olivière x Arbequina » pour l’olivier. Ces cartes sont construites avec des marqueurs moléculaires SNP pour apporter de la précision et des marqueurs SSR qui servent de liens avec d’autres cartes pour les mêmes espèces. Suite aux analyses de données, trois types de comportements ont été isolés au sein des populations étudiées : alternant, régulier et irrégulier. Les QTLs repérés ont ensuite pu être comparés avec d’autres analyses plus anciennes et certaines similitudes ont été mises en évidence, validant les positions et les fonctions de ces zones. De plus, une première détection des gènes candidats pour ces caractères a été réalisée, les grandes catégories des gènes situés sous les QTLs du pommier ont été listées tandis que les annotations associées aux marqueurs sous les QTLs de l’olivier ont été extraites., The Biennial Bearing is a phenotypic trait which has a complex genetic determinism. Expressed by the apple tree (Malus domestica Borkh) as well as the olive tree (Olea europea), controlling it is representing a major agronomic point. In order to characterize the genetic aspects of these two traits, the yield and the regularity of production, five different values have been statistically calculated and are the basis for QTL detection on the genetic maps elaborated for this purpose for the apple tree population crossed-pollinated “X3263 x Belrène” and for the olive tree population “Olivière x Arbequina”. These maps are tools that were elaborated with molecular markers named SNP in order to bring acuity and microsatellites markers SSR to link these new tools with other ones. Following data analysis, three types of behavior have been found among the studied populations: biennial bearer, irregular and regular bearer. QTLs detected have been compared with ancient analysis and some similar results appeared, validating the locations and the functions of these zones. Furthermore, a first candidate genes detection for these traits have been realized. Large categories of genes situated under the apple tree’s QTLs have been listed while the annotations associated to the markers under the olive tree’s QTLs have been extracted.

The Pisum genus presents a large genetic diversity, that makers difficult its taxonomic classification. The Center for Grain Legumes Genetic Resources holds 1800 pea accessions. Some of them are lacking passport data. Previous genotyping studies have identified SNP markers specific to wild Pisum pools. The main aim of my work was to conceive simple criteria in order to classify the unknown genotypes. Towards this goal, plants have been observed at the phenotypic level and their DNA were extracted for their characterisation using discriminating SNP markers. Furthermore, candidate genes of domestication were sequenced. Our results clearly showed distinctive traits between the P. sativum and P. fulvum accessions. Among these criteria, P. sativum had larger flower peduncles and stipules than P. fulvum. The latter had dented leaflets and orange flowers. Wild sub-species including P.sativum elatius, humile, and abyssinicum as well as P. fulvum had curved and dehiscent pods. Some tested SNP were specific to the different wild pools. In particular, the gene PsCam023451 showed mutations in the coding sequence, and the gene Pscam044473 had two mutation sites fixed in P. fulvum. Genome size was significantly different between P. fulvum and P. sativum., Le genre Pisum a une large diversité compliquant ainsi sa classification taxonomique. Le Centre de Ressource Génétique des légumineuses à grosses graines possède 1800 accessions de pois. Certaines d'entre elles ont des données passeports manquantes. Des études de génotypage préalables à mon stage ont révélés des marqueurs SNP spécifiques aux pools de pois sauvages. L’objectif de notre étude était de concevoir des critères simples pour classer les différents génotypes inconnus. Pour ce faire, des plantes ont été observées phénotypiquement et leurs ADN ont été extraits pour les caractériser à l'aide de marqueurs SNP discriminants. De plus, deux gènes candidats susceptibles d’être associés à la domestication ont été séquencés. Par ailleurs, la taille du génome des génotypes étudiés a été mesurée par cytométrie en flux. L'ensemble des résultats obtenus a montré des caractères distinctifs entre les accessions de P. sativum et de P. fulvum. Parmi ces critères, les P. sativum ont montré des pédoncules floraux et stipules plus larges que les P. fulvum. Ces derniers ont des feuilles dentelées et des fleurs orangées. Les sous-espèces sauvages regroupant les P.sativum elatius, humile, et abyssinicum ainsi que P. fulvum ont des gousses arquées et déhiscentes. Certains des SNP testés sont spécifiques aux différents pools sauvages analysés. En particulier, le gène PsCam023451 présentait des mutations dans la séquence codante et le gène Pscam044473 deux sites de mutations fixées chez les P. fulvum. La taille du génome est significativement différente entre les P. fulvum et les P. sativum.

In relation to their antioxidant potential, phenolic compounds are usually associated with a protective effect on the human health of a diet rich in fruits and vegetables. They are also widely associated to the organoleptic quality of ciders since they affect bitterness, astringency, color and aroma. Two studies have recently been published on QTL detection for the phenolic content of dessert apple. No study has yet been published for cider apple, even though they are usually more concentrated in phenolic compounds The objective of this work was to identify genomic regions involved in the phenolic content for a cider apple progeny. In a first time, two quantification methods were developed and compared in UHPLC-UV and UHPLC-MS/MS for major phenolic compounds in juices. Even overestimation of some compounds with one detector were observed, these two methods were highly correlated. Phenolic compounds of whole fruits were also quantified at the INRA station of Rennes. A high variability was observed in both fruits and juices of this progeny, representative of major cider apple varieties grown in Europe. 48 QTL were detected on nine linkage groups (LG). Nine clusters seem particularly stable according to the year or material study. Enzymes of the polyphenol pathway and transcription factors were targeted as candidate gene and identified in silico under major QTL. This work offers new targets for the marker-assisted selection like the QTL for chlorogenic acid on LG17 to improve cider apple varieties.; En lien avec leur potentiel antioxydant, les composés phénoliques sont généralement associés à l'effet protecteur sur la santé d'une alimentation riche en fruits et légumes. Ils sont également fortement associés à la qualité organoleptique des cidres puisqu'ils affectent directement leur astringence, leur amertume, leur couleur et leurs arômes. Deux études ont récemment été publiées sur la détection de QTL des composés phénoliques des pommes de table. Aucune étude n'a encore été publiée pour les pommes à cidre, réputées pour leur forte teneur en composés phénoliques. L'objectif de cette thèse est d'identifier les régions génétiques impliquées dans la teneur en composés phénoliques d'une descendance de pommiers à cidre. Dans un premier temps, deux méthodes de quantification ont été développées et comparées en UHPLC-UV et UHPLC-MS/MS pour les principaux composés phénoliques du jus de pomme. Bien qu'il y ait des surestimations avec l'un des détecteurs pour certains composés, ces deux méthodes corrèlent très fortement. Des dosages ont également été réalisés sur fruit entier à l'INRA de Rennes. Une grande variabilité a été observée pour les fruits et les jus de cette descendance, représentative des principales variétés de pommes à cidre cultivées en Europe. 48 QTL ont été détectés sur neuf groupes de liaison (LG). Neuf clusters semblent particulièrement stables, indépendamment de l'année ou du matériel (fruit ou jus) étudié. Les enzymes de la biosynthèse des composés phénoliques et facteurs de transcription ont été ciblés pour l'identification des gènes candidats, réalisée au niveau des principaux QTL. Ces travaux proposent de nouvelles cibles pour la sélection assistée par marqueurs comme le QTL pour l'acide chlorogénique du LG17 pour l'amélioration des variétés de pommes à cidre

A major challenge in population genetics is to understand the local adaptation process in natural population and so to disentangle the various evolution forces contributing to local adaptation. The experimental studies on local adaption generally resort to altitudinal gradients that are characterized by strong environmental changes across short spatial scales. Under such condition, the genetic differentiation of the functional trait (measured by the Qst) as well as the genes coding for trait (measured by Fstq) are expected to be mainly driven by selection and gene flow. Genetic drift and mutation are expected to have minor effect. Theoretic studies showed a decoupling between Qst and Fst under strong gene flow and / or recent selection. In this study, I tested this hypothesis by combining experimental and modelling genomic approach in natural population of Fagus sylvatica separated by ~3 kilometres and under contrasted environments.Sampling was conducted in south-eastern France, a region known to have been recently colonised by F.sylvatica. Four naturally-originated populations were sampled at both high and low elevations along two altitudinal gradients. Populations along the altitudinal gradients are expected to be subjected to contrasting climatic conditions. Fifty eight candidate genes were chosen from a databank of 35,000 ESTs according to their putative functional roles in response to drought, cold stress and leaf phenology and sequenced for 96 individuals from four populations that revealed 581 SNPs. Classical tests of departure of site frequency spectra from expectation and outlier detection tests that accounted for the complex demographic history of the populations were used. In contrast with the mono-locus tests, an approach for detecting selection at the multi-locus scale have been tested.The results from experimental approaches were highly contrasted according the method highlighting the limits of those method for population loosely differentiated and spatially close. The modelling approach confirmed the results from the experimental data but revealed that up to 95% of the SNPs detected as outliers were false positive. The multi-locus approach revealed that the markers coding for the trait are differentially correlated compared to the neutral SNPs. But this approach failed to detect accurately the markers coding for the trait if no a priori knowledge is known about them. The modelling approach revealed that genetic changes may occur across very few generation. But while this genetic adaptation is measurable at the trait level, the available method for detecting genetic adaptation at the molecular level appeared to be greatly inaccurate. However, the multi-locus approach provided much more promise for understanding the genetic basis of local adaptation from standing genetic variation of forest trees in response to climate change.; Un enjeu majeur de la génétique évolutive est de comprendre comment l'adaptation locale se développe en population naturelle, et comment les différentes forces évolutives y contribuent. Les études expérimentales d'adaptation locale utilisent couramment les gradients altitudinaux présentant une variation spatiale marquée des conditions environnementales. Dans ces conditions, on s'attend à ce que la différentiation génétique pour les caractères (traditionnellement mesurée par QST) et pour les gènes déterminant ces caractères (traditionnellement mesurée par FSTq) le long du gradient soit gouvernée de façon prédominante par la sélection et les flux de gènes, et peu influencée en revanche par la dérive génétique et la mutation. En particulier, des études théoriques ont montré un découplage entre QST et FST lorsque que les flux de gènes sont forts et/ou que la sélection est récente. Dans cette étude, nous avons testé cette hypothèse en combinant une approche de génomique expérimentale et des simulations dans des populations naturelles de hêtre commun (F. sylvatica) séparées de ~trois kilomètres et soumis à des environnements contrastés.Pour l'approche expérimentale, nous avons échantillonné 4 populations sur deux gradients altitudinaux sur le Mont Ventoux (avec une population à haute altitude et une à basse altitude sur chaque gradient). Cinquante huit gènes potentiellement impliqué dans la réponse aux stress abiotiques et dans le débourrement ont été séquencés sur un total de quatre-vingt seize individus, révélant 581 SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Différentes approches ont été utilisées pour identifier les SNP outlier, présentant une différentiation plus forte qu'attendu sous un modèle neutre sans sélection. Le nombre de SNPs outlier identifié comme étant sous sélection s'est révélé être grandement dépendant de la méthode utilisé. La méthode fréquentiste a détecté de nombreux outliers alors que l'approche bayésienne n'a pu permettre de détecter des SNPs sous sélection. Par ailleurs, nous avons utilisé un modèle mécaniste individu-centré pour simuler les patrons de diversité phénotypique et génétique attendus le long du gradient pour la phénologie du débourrement végétatif, un caractère généralement adaptatif dans la réponse aux variations de température. Les résultats des simulations confirment que la différentiation génétique observée pour le caractère (QST) est généralement plus forte que celle observée au gène (FSTq), et que cette différentiation génétique au trait intervient dès la première génération. Toutefois, les tests d'outlier conduits sur le le modèle simulé ont révélé que plus de 95% des SNPs outlier sont des faux positifs. Comme dans l'approche expérimentale, l'approche Bayésienne ne s'est pas révélé suffisamment fiable pour détecter des QTLs dans des populations spatialement proche et génétiquement faiblement différentiée. Néanmoins une approche multi-locus basée sur un estimateur peu utilisé en génétique (le Zg) a révélé la forte corrélation inter-populations inter-gènes des QTLs confirmant les attendus théoriques. Toutefois, cette approche ne permet pas de détecter précisément les QTLs sans connaissance a priori sur les QTLs. En conclusion, les travaux de cette thèse mettent en évidence la rapidité des changements génétique qui interviennent en moins de 5 générations pendant la modification du climat, et la difficulté de détecter les gènes codant pour des traits complexes.

A major challenge in population genetics is to understand the local adaptation process in natural population and so to disentangle the various evolution forces contributing to local adaptation. The experimental studies on local adaption generally resort to altitudinal gradients that are characterized by strong environmental changes across short spatial scales. Under such condition, the genetic differentiation of the functional trait (measured by the Qst) as well as the genes coding for trait (measured by Fstq) are expected to be mainly driven by selection and gene flow. Genetic drift and mutation are expected to have minor effect. Theoretic studies showed a decoupling between Qst and Fst under strong gene flow and / or recent selection. In this study, I tested this hypothesis by combining experimental and modelling genomic approach in natural population of Fagus sylvatica separated by ~3 kilometres and under contrasted environments.Sampling was conducted in south-eastern France, a region known to have been recently colonised by F.sylvatica. Four naturally-originated populations were sampled at both high and low elevations along two altitudinal gradients. Populations along the altitudinal gradients are expected to be subjected to contrasting climatic conditions. Fifty eight candidate genes were chosen from a databank of 35,000 ESTs according to their putative functional roles in response to drought, cold stress and leaf phenology and sequenced for 96 individuals from four populations that revealed 581 SNPs. Classical tests of departure of site frequency spectra from expectation and outlier detection tests that accounted for the complex demographic history of the populations were used. In contrast with the mono-locus tests, an approach for detecting selection at the multi-locus scale have been tested.The results from experimental approaches were highly contrasted according the method highlighting the limits of those method for population loosely differentiated and spatially close. The modelling approach confirmed the results from the experimental data but revealed that up to 95% of the SNPs detected as outliers were false positive. The multi-locus approach revealed that the markers coding for the trait are differentially correlated compared to the neutral SNPs. But this approach failed to detect accurately the markers coding for the trait if no a priori knowledge is known about them. The modelling approach revealed that genetic changes may occur across very few generation. But while this genetic adaptation is measurable at the trait level, the available method for detecting genetic adaptation at the molecular level appeared to be greatly inaccurate. However, the multi-locus approach provided much more promise for understanding the genetic basis of local adaptation from standing genetic variation of forest trees in response to climate change.; Un enjeu majeur de la génétique évolutive est de comprendre comment l'adaptation locale se développe en population naturelle, et comment les différentes forces évolutives y contribuent. Les études expérimentales d'adaptation locale utilisent couramment les gradients altitudinaux présentant une variation spatiale marquée des conditions environnementales. Dans ces conditions, on s'attend à ce que la différentiation génétique pour les caractères (traditionnellement mesurée par QST) et pour les gènes déterminant ces caractères (traditionnellement mesurée par FSTq) le long du gradient soit gouvernée de façon prédominante par la sélection et les flux de gènes, et peu influencée en revanche par la dérive génétique et la mutation. En particulier, des études théoriques ont montré un découplage entre QST et FST lorsque que les flux de gènes sont forts et/ou que la sélection est récente. Dans cette étude, nous avons testé cette hypothèse en combinant une approche de génomique expérimentale et des simulations dans des populations naturelles de hêtre commun (F. sylvatica) séparées de ~trois kilomètres et soumis à des environnements contrastés.Pour l'approche expérimentale, nous avons échantillonné 4 populations sur deux gradients altitudinaux sur le Mont Ventoux (avec une population à haute altitude et une à basse altitude sur chaque gradient). Cinquante huit gènes potentiellement impliqué dans la réponse aux stress abiotiques et dans le débourrement ont été séquencés sur un total de quatre-vingt seize individus, révélant 581 SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Différentes approches ont été utilisées pour identifier les SNP outlier, présentant une différentiation plus forte qu'attendu sous un modèle neutre sans sélection. Le nombre de SNPs outlier identifié comme étant sous sélection s'est révélé être grandement dépendant de la méthode utilisé. La méthode fréquentiste a détecté de nombreux outliers alors que l'approche bayésienne n'a pu permettre de détecter des SNPs sous sélection. Par ailleurs, nous avons utilisé un modèle mécaniste individu-centré pour simuler les patrons de diversité phénotypique et génétique attendus le long du gradient pour la phénologie du débourrement végétatif, un caractère généralement adaptatif dans la réponse aux variations de température. Les résultats des simulations confirment que la différentiation génétique observée pour le caractère (QST) est généralement plus forte que celle observée au gène (FSTq), et que cette différentiation génétique au trait intervient dès la première génération. Toutefois, les tests d'outlier conduits sur le le modèle simulé ont révélé que plus de 95% des SNPs outlier sont des faux positifs. Comme dans l'approche expérimentale, l'approche Bayésienne ne s'est pas révélé suffisamment fiable pour détecter des QTLs dans des populations spatialement proche et génétiquement faiblement différentiée. Néanmoins une approche multi-locus basée sur un estimateur peu utilisé en génétique (le Zg) a révélé la forte corrélation inter-populations inter-gènes des QTLs confirmant les attendus théoriques. Toutefois, cette approche ne permet pas de détecter précisément les QTLs sans connaissance a priori sur les QTLs. En conclusion, les travaux de cette thèse mettent en évidence la rapidité des changements génétique qui interviennent en moins de 5 générations pendant la modification du climat, et la difficulté de détecter les gènes codant pour des traits complexes.

The physiopathology of drug hypersensitivity (HS) are only partially known. A genetic background for such drug allergy is still demonstrated but only few genes are identified. Using a candidate gene approach, we tested the association of NOD1 and 2 genes with betalactam HS and the association of several cytokines genes with some drug HS. Using a whole genome approach, we tried to discover new candidate gene for DRESS. Among 368 italian cases and controls and 387 spanish cases and 326 controls, we identified one polymorphism of NOD2 gene associated with a protective effect for italians and another polymorphism associated with higher risk of druh HS for spanians. No association with NOD1 polymorphims was identified. Among 118 cases and 236 controls, we noticed that IL1 polymorphisms (IL1-RN-A2 and IL1-? -511) and IL10 polymorphism (-592A) were associated with DRESS.Ending, among 18 DRESS, a whole-genome array let us identify variations containing KLRC2 and CESP1 genes. These studies demonstrate the implication of several genes involved in inflammation, antivirus response or drug metabolism in different drug HS.Fonctionnal studies are needed to confirm these results, Les mécanismes physiopathologiques des hypersensibilités (HS) médicamenteuses ne sont que partiellement connus. Un terrain génétique favorisant est connu de longue date, mais peu de facteurs de risques sont formellement identifiés. A l’aide d’une approche par gènes candidats, nous avons évalué l’association entre des polymorphismes des gènes NOD1 et 2 et l’HS aux bétalactamines ; l’association entre plusieurs polymorphismes cytokiniques et différentes HS médicamenteuses. Enfin, nous avons utilisé une approche pangénomique à la recherche de gènes candidats au cours d’une HS spécifique, le DRESS. Parmi 368 cas et autant de contrôles italiens ainsi que 387 cas et 326 contrôles espagnols, nous avons mis en évidence une association entre l’un des polymorphismes de NOD2 et un faible risque d’HS immédiate aux bétalactamines chez les patients italiens, tandis qu’un autre polymorphisme de NOD2 était associé à un risque augmenté d’HS immédiate aux bétalactamines chez les patients espagnols. Aucune association avec le polymorphisme de NOD1 n’était identifiée. Parmi 118 patients et 236 contrôles, nous avons identifiés l’association entre les polymorphismes de l’IL1 (IL1-RN-A2 et IL1-[bêta] -511) et de l’IL10 (-592A) avec le risque de DRESS. Enfin, parmi 18 DRESS, l’analyse de puces CNV pangénomique nous a permis d’identifier des variations comportant les gènes KLRC2 et CESP1.Au total, nous avons pu démontrer l’implication de gènes modulant l’inflammation, la réponse antivirale ou le métabolisme des médicaments dans différentes HS médicamenteuses. Une confirmation à l’étage fonctionnelle de ces résultats est nécessaire

Bien que les bases physiopathologiques de beaucoup de maladies musculaires soient dorénavant connues, les myopathies congénitales à cores (MCs), maladies génétiques qui se présentent dès la naissance avec un retard du développement moteur, une faiblesse musculaire et des complications respiratoires et/ou cardiaques parfois mortelles, demeurent mal comprises. Des mutations dans RYR1, SEPN1, TTN, ACTA1, CFL2 et MEGF10 ont été associées aux MCs, pourtant, dans plus de 50% des cas, le gène responsable reste à identifier. L’objectif de ma thèse a été de clarifier les mécanismes physiopathologiques des MCs par l’identification de nouveaux gènes ou de nouvelles mutations. Cette thèse a eu une dimension internationale concrétisée par la mise en place d’une cotutelle UPMC (France) et UdeM (Québec). J’ai développé deux axes de recherche complémentaires. D’une part j’ai étudié 21 familles informatives avec MC récessive, scoliose et atteinte respiratoire, en combinant clonage positionnel et étude de gènes candidats et en utilisant des outils variés allant du génotypage au séquençage de nouvelle génération (NGS). En parallèle, j’ai étudié 24 familles avec une MC autosomique récessive affectant les muscles cardiaque et squelettiques et dont le phénotype était semblable à celui observé chez des patients avec des délétions dans les 6 derniers exons de TTN. Ainsi pour l'analyse de cette deuxième cohorte, nous avons appliqué une stratégie de séquençage de gène candidat ciblée sur ces exons et de NGS pour le reste du gène. Pendant mon doctorat j'ai identifié les défauts génétiques de 8 des 45 familles étudiées (18 %), et caractérisé 3 nouvelles entités médicales, dont deux MCs dues à des nouvelles mutations de TTN. Ces résultats ont servi à l’identification de nouvelles interactions protéiques de la titine et contribuent à définir TTN comme une cause majeure de pathologies musculaires cardiaques et/ou squelettiques. Une troisième nouvelle forme de MC est provoquée par une mutation d'un coactivateur transcriptionnel peu connu et jamais associé à une maladie. Ces résultats ont révélé un nouvel acteur clef et une nouvelle voie de signalisation dans la physiopathologie du muscle, ont eu un bénéfice direct en termes de conseil génétique et ouvrent la voie pour le développement de thérapies., While the pathophysiological bases of many muscular diseases are nowadays well known, congenital core myopathies (CMs) remain poorly understood. CMs are genetic diseases which generally present at birth with delayed motor development, muscle weakness, and sometimes fatal respiratory or cardiological complications. Mutations in RYR1, SEPN1, ACTA1, TTN and MEGF10 have been associated with various CMs, yet for about 50% of CM cases the responsible gene has not been identified. The objective of my thesis was to clarify the pathophysiological mechanisms of new forms of CM through the identification of new genes or new mutations in known genes. This thesis had an international dimension as manifested by a UPMC (France) and UdeM (Québec) joint direction. I developed two complementary axes of research. First, I studied 21 informative families with a recessive CM with scoliosis and respiratory failure, for which I combined positional cloning and candidate gene studies, using various tools from genotyping to next generation sequencing (NGS). The second part of this work consisted on the analysis of 24 families with recessive CM affecting both cardiac and skeletal muscles. Their phenotype was similar to that previously observed in cases with deletions in the last 6 exons of the giant gene TTN. Thus we applied a candidate gene strategy through direct Sanger sequencing coupled with NGS for the analysis of this second cohort. During my PhD work I identified the molecular defect in 8 out of the 45 families included (18%), which led to the identification and characterization of 3 novel medical entities, including two new CMs due to novel defects of TTN. These results served to identify new titin protein interactions, and participate in the definition of TTN defects as a major cause of both cardiac and skeletal muscle conditions. A third new form of CM is due to mutations of a poorly-known transcriptional coactivator whose role in striated muscle physiology was unknown and which had never been associated to a human condition. Globally, these results unveiled a novel important protein and pathway in muscle pathophysiology, have direct health benefits (molecular diagnosis) and open the way for therapeutic investigations., Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris 6(UPMC, Paris, France).

National audience; Un enjeu majeur de la génétique évolutive est de comprendre comment l’adaptation locale se développe en population naturelle, et comment les différentes forces évolutives y contribuent. Les études expérimentales d’adaptation locale utilisent couramment les gradients altitudinaux présentant une variation spatiale marquée des conditions environnementales. Dans ces conditions, on s’attend à ce que la différentiation génétique pour les caractères (traditionnellement mesurée par QST) et pour les gènes déterminant ces caractères (traditionnellement mesurée par FSTq) le long du gradient soit gouvernée de façon prédominante par la sélection et les flux de gènes, et peu influencée en revanche par la dérive génétique et la mutation. En particulier, des études théoriques ont montré un découplage entre QST et FST lorsque que les flux de gènes sont forts et/ou que la sélection est récente. Dans cette étude, nous avons testé cette hypothèse en combinant une approche de génomique expérimentale et des simulations dans des populations naturelles de hêtre commun (F. sylvatica) séparées de ~trois kilomètres et soumis à des environnements contrastés. Pour l’approche expérimentale, nous avons échantillonné 4 populations sur deux gradients altitudinaux sur le Mont Ventoux (avec une population à haute altitude et une à basse altitude sur chaque gradient). Cinquante-huit gènes potentiellement impliqués dans la réponse aux stress abiotiques et dans le débourrement ont été séquencés sur un total de quatre-vingt-seize individus, révélant 581 SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Différentes approches ont été utilisées pour identifier les SNP outlier, présentant une différentiation plus forte qu’attendu sous un modèle neutre sans sélection. Un total de 13 SNPs outlier a été identifié; en particulier un gène codant pour une pectin methylesterase apparaît outlier sur les deux gradients étudiés. Par ailleurs, nous avons utilisé un modèle mécaniste individu-centré pour simuler les patrons de diversité phénotypique et génétique attendus le long du gradient pour la phénologie du débourrement végétatif, un caractère généralement adaptatif dans la réponse aux variations de température. Les résultats des simulations confirment que la différentiation génétique observée pour le caractère (QST) est généralement plus forte que celle observée au gène (FSTq), et montrent en outre que les patrons de différentiation le long du gradient sont généralement non monotones.

La sténose valvulaire aortique (SVA) est une valvulopathie résultant en l'ouverture incomplète de la valve aortique. La calcification des feuillets associée au vieillissement est la cause la plus importante de la SVA. Sa pathogénèse implique des dépôts de lipoprotéines, de l'inflammation et de la calcification des feuillets. Notre étude vise à identifier les gènes associés à une prédisposition à la SVA afin de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à cette maladie et potentiellement identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Pour ce faire, nous avons recruté 190 patients avec SVA dégénérative et 192 témoins, appariés pour l'âge et le sexe, puis effectué une étude d’association par gènes candidats en utilisant des marqueurs génétiques polymorphiques (SNP). Les gènes candidats choisis incluent (1) ceux dont les polymorphismes ont été présumés associés à la SVA dans des études antérieures (APOB, APOE, ESR1, PTH et VDR) (2) des gènes dont les polymorphismes ont été significativement associés et validés pour quelques maladies inflammatoires (IL-10, TNFAIP3) ou pour le métabolisme lipidique (PCSK9, LDLR) dans des études d’association pangénomiques, et (3) des gènes impliqués dans la pathogénie de la SVA à partir d’études faites sur des modèles animaux en lien avec la calcification (BMP2, CCR5, CTGF, LRP5, MSX2, WNT3), le remodelage tissulaire (CTSS, MMP9) ou le métabolisme lipidique (SMPD1). Pour les gènes des groupes (1) et (2), nous avons utilisé les SNPs rapportés dans la littérature comme étant significativement associés. Pour le groupe (3), nous avons effectué une approche par «tagSNP» qui consiste à sélectionner un groupe de SNP capturant la variabilité génétique dans la région ciblée. Au total, 81 SNPs dans 18 gènes ont été testés. Nous avons trouvé une association nominale avec les gènes BMP2 (OR = 1.55, IC95%: 1.14-2.10, p = 0.004) et LRP5 (OR = 1.47, IC95%: 1.06-2.03, p = 0.023) après ajustement pour la maladie coronarienne. Les gènes BMP2 et LRP5, impliqués dans la calcification selon certains modèles expérimentaux, sont donc associés à la SVA. Ce travail devrait être validé dans une cohorte indépendante plus large dans un avenir rapproché et il pourrait être étendu à d’autres gènes., Aortic valve stenosis (AVS) is a valvular heart disease caused by calcification leading to incomplete opening of the aortic valve. Calcification of valve leaflets associated with aging is the most common cause of AVS. AVS pathogenesis involves lipoprotein deposits, chronic inflammation and calcification of the aortic valve leaflets. Our study aims to identify genes associated with AVS in order to better understand its mechanisms and potentially identify new therapeutic targets. We recruited 190 cases with AVS of different severity and 192 controls matched for age and sex. Then we conducted a candidate gene association study using single nucleotide polymorphisms (SNPs). The candidate genes selected include: (1) those with polymorphisms putatively implicated in previous genetic association studies of AVS (APOB, APOE, ESR1, PTH and VDR); (2) those with validated associations to inflammatory diseases (IL-10, TNFAIP3) or lipid metabolism (LDLR ,PCSK9) in genome-wide association studies and, (3) genes impliated in AVS pathogenesis from studies with animal models and thought to be involved in calcification (BMP2, CCR5, CTGF, LRP5, MXS2, WNT3); tissue remodeling (CTSS, MMP9) or lipid metabolism (SMPD1). For the first two categories of genes, we tested the SNPs reported to be associated in the literature and, in the third category we used a tag-SNP approach which consists of selecting a subset of SNPs to capture variability in the target region. Finally, 81 SNPs in 18 genes were tested. We found a nominal association of BMP2 (OR=1.55, CI: 1.14 – 2.10, p=0.004) and LRP5 (OR=1.47, CI: 1.06 – 2.03, p=0.023) with presence of AVS after adjustment for coronary heart disease. The genes BMP2 and LRP5, which are known to be involved in calcification based on animal models, are associated with AVS. The result of the current study should be validated in a larger independent cohort in the near future and then, it could also be extended to the study of other genes.

Maize is particularly sensitive to water deficit at reproductive stages. As such, identification of factors that confer tolerance to water deficit would pave the way for increasing agricultural productivity. The aim of this work was to identify and make up the functional characterization of candidate genes for water deficit tolerance in maize.Firstly, transcriptomic and proteomic analyses of bulked recombinant inbred lines revealed eight differentially expressed genes colocating with a chromosomal region exhibiting two QTLs for leaf growth and anthesis-silking interval sensitivities to water deficit. Among them, we identified the transcription factor ZmMYB31 gene involved in the control of lignin biosynthesis. The expression of ZmMYB31 was correlated with that of its targets genes ZmCOMT and ZmFAD9, as well as ZmFatA involved in fatty acid biosynthesis. Changes in lignin and fatty acid content allowed us to hypothesis a regulatory role of ZmMYB31 via lignin and fatty acid-derived metabolites.Secondly, we showed that transgenic maize plants overexpressing the candidate gene ZmASR1 (ZmASR1-OE) maintained kernel yield under water deficit condition in the field. Transcriptomic and proteomic analyses of ZmASR1-OE leaves allowed us to identify 25 direct or indirect target genes of ZmASR1, in particular seven genes involved in branched-chain amino acid (BCAA) biosynthesis. We also showed a tight correlation between the level of 13 decreased metabolites in ZmASR1-OE leaves, 6 of which being previously shown to be negatively correlated to biomass. Phosphoresidues were also found in ZmASR1, ZmASR2 and ZmASR3, suggesting that these proteins are regulated by phosphorylation.; La recherche de maïs plus tolérants au déficit hydrique est un enjeu fondamental pour la production agricole dans les prochaines décennies. Le but ce travail a été d’identifier et de caractériser des gènes impliqués dans la variation de caractères complexes affectés par le déficit hydrique chez le maïs.Nous avons tout d’abord identifié des transcrits et des protéines, dont la teneur variait entre deux mélanges de lignées recombinantes différant pour une région chromosomique influençant la croissance foliaire et la protandrie en condition de déficit hydrique. Parmi les huit gènes candidats cartographiés au niveau de la région d’intérêt, se trouvait le facteur de transcription ZmMYB31 impliqué dans la biosynthèse de la lignine. Nous avons montré que son expression était corrélée à celle de deux de ses cibles, à la teneur en lignine et à l’expression du gène ZmFatA impliqué dans la biosynthèse des acides gras, suggérant un rôle régulateur de la protéine ZmMYB31 via la synthèse de lignine et de dérivés lipidiques.Dans un second volet, nous avons montré que la sur-expression du gène candidat ZmASR1 (ZmASR1-OE) chez le maïs maintenait le rendement en condition de déficit hydrique. Des analyses transcriptomiques et protéomiques nous ont permis d’identifier 25 cibles de la protéine ZmASR1, dont sept gènes impliqués dans la biosynthèse des acides aminés branchés. Nous avons également montré qu’il existait une étroite corrélation entre 13 métabolites diminués par ZmASR1-OE, six étant connus pour être négativement corrélés à la biomasse. Enfin, des résidus phosphorylés ont été identifiés chez les protéines ZmASR1, ZmASR2 et ZmASR3, suggérant leur régulation par phosphorylation.

Without routine measure of sensory meat quality, breeders and breeding companies wondered how taking advantage of the genetic variability of these traits at the molecular level. The purpose of the PHD was to cover all researches related to association studies between genetic polymorphisms and phenotypes recorded in the Qualvigène program. The aim is to offer breeders and breeding companies a set of genetic markers as selection criteria. Some SNP located in candidate genes were genotyped among 3,349 young bulls of the program (1,114 in the Charolais breed, 1,254 in the Limousin breed and 981 in the Blonde breed) but also among the 114 sires and most of the dams. In the literature and in functional genomic studies at INRA, these genes were shown to be associated with meat tenderness, marbling or growth. Association studies were performed for the traits of interest. Microsatellites have been used to perform a genome scan for 6 families among the Limousin and Blonde d'Aquitaine breeds in order to find chromosomal regions of interest. In 2010, the "Bovine SNP50®" Illumina high density chip was used in the Qualvigène program to fine-map QTL for meat quality. First results in the Blonde d'Aquitaine breed are available. Some QTL regions already detected by microsatellites were confirmed and more precisely located, while new ones were also located. Following this work, looking for causal mutations should lead to the implementation of a test kit to help targeting animals with a higher genetic merit for meat quality.; En l'absence de mesures de routine des qualités sensorielles de la viande bovine, les éleveurs et les unités de sélection s'interrogent sur les possibilités d'exploiter la variabilité génétique de ces caractères au niveau moléculaire. La thèse consiste à réaliser les recherches relatives à l'analyse des associations entre polymorphismes génétiques et phénotypes enregistrés dans le programme Qualvigène. L'objectif est de proposer aux éleveurs et aux unités de sélection des marqueurs génétiques comme critères de sélection. Des SNP situés dans des gènes candidats ont été génotypés chez les 3349 Jeunes Bovins du programme (1114 en race Charolaise, 1254 en race Limousine et 981 en race Blonde d'Aquitaine) ainsi que chez les 114 pères et une majorité des mères. Ces gènes ont été mis en évidence pour leur association avec la tendreté, le persillé de la viande ou encore la croissance des animaux dans la bibliographie ou dans des études de génomique fonctionnelle à l'INRA. Des analyses d'association ont été effectuées. Un génome scan sur microsatellites dans 6 familles Limousine et Blonde d'Aquitaine a permis une primo-localisation peu précise de régions chromosomiques d'intérêt. En 2010, la puce Illumina "Bovine SNP50®" a été utilisée pour mettre en place une cartographie fine de QTL de qualité de la viande. Des premiers résultats en race Blonde ont permis de confirmer et de localiser plus finement des régions QTL détectées avec les microsatellites et aussi d'en localiser de nouvelles. La recherche de mutations causales devrait nous permettre de mettre en place un kit de détection des animaux présentant une supériorité génétique quant aux qualités organoleptiques de la viande.

Identification de déterminants génétiques et moléculaires impliqués dans la biosynthèse des constituants de la paroi secondaire du maïs ([i]Zea mays[/i] L.) et de l'arabette ([i]Arabidopsis thaliana[/i] L.)

In order to assess the capacity of sessile oak (Quercus petraea Matt. Liebl.) to withstand the ongoing climate changes, we estimated its adaptative potential for bud burst within natural populations. These populations are located along two environmental gradients: an altitudinal gradient comprising 12 populations located between 131 m 1630 m in the Pyrenees, and a latitudinal gradient including 21 populations from the whole species’ distribution range. First the demographic imprint on the overall genetic diversity was assessed on the altitudinal gradient populations using chloroplast and nuclear markers. Results showed that genetic diversity was homogeneously distributed along the gradient and maintained at high altitudes due to high gene flow. The genetic variability of bud burst was measured in provenance tests for 10 populations of the altitudinal gradient. We found a high level of genetic differentiation and a high heritability for the trait. We also observed a high genetic variability within populations, indicating that selection pressures may fluctuate and/or be opposed in natural conditions. Genetic diversity of candidate genes for bud burst was assessed on populations from both environmental gradients. A high level of nucleotide diversity was observed, and linkage disequilibrium was low and decreased rapidly with distance. Selective signatures were observed for 28 candidate genes among which 6 were detected in both gradients. Finally, an association mapping study was performed between bud burst variability and polymorphism at the candidate genes on populations of both gradients separately. A total of 16 associations involving 10 genes were observed, but only one gene was common to both gradients. These results suggest an important adaptive potential of sessile oak for bud burst in the face of climate change and provide interesting perspectives for the comprehension of evolutionary processes controlling bud burst adaptation of sessile oak., Afin d’estimer la capacité de réponse du chêne sessile (Quercus petraea Matt. Liebl.) aux changements climatiques en cours, le potentiel d’adaptation de cette espèce pour le débourrement a été estimé pour des populations naturelles situées le long de deux gradients environnementaux : un gradient altitudinal comprenant 12 populations Pyrénéennes situées entre 131 et 1630 m, et un gradient latitudinal comprenant 21 populations situées sur l’ensemble de l’aire de répartition. Tout d’abord l’empreinte démographique sur les niveaux de diversité génétique a été estimée sur les populations du gradient altitudinal à partir de marqueurs chloroplastiques et nucléaires. Les résultats ont montré que la diversité est maintenue le long du gradient altitudinal essentiellement par des flux de gènes importants entre populations. La variabilité génétique du débourrement à été mesurée en tests de provenances pour 10 populations du gradient altitudinal. Les résultats ont montré une forte différenciation ainsi qu’une héritabilité élevée du trait. De plus, une variabilité génétique importante est maintenue à l’intérieur des populations et semble indiquer que de multiples pressions de sélection agissent de manière fluctuante et/ou opposée. La diversité nucléotidique de gènes candidats du débourrement a été étudiée sur les populations des deux gradients environnementaux. Un niveau de diversité nucléotidique relativement fort et un faible déséquilibre de liaison qui décroit rapidement avec la distance ont été observés. Des signatures de sélections ont été mises en évidence sur un ensemble de 28 gènes candidats dont 6 sont détectés dans les deux gradients. Finalement, une étude d’association a été menée entre variabilité du trait et polymorphisme au sein des gènes candidats sur les populations des deux gradients. Un total de 16 associations significatives a été observé impliquant 10 gènes candidats dont un seul est commun aux deux gradients environnementaux. Ces résultats suggèrent un potentiel d’adaptation important du chêne sessile pour le débourrement face aux changements climatiques et offrent des perspectives intéressantes pour la compréhension des processus évolutifs qui régissent cette adaptation.

Diplôme : Dr. d'Université; During the last four decades, the optimization of silvicultural and tree breeding methods has contributed to improve growth and wood homogeneity of maritime pine. In order to provide the different actors of the forestry wood-chain with high quality raw material, the genetic determinism and chemical components of wood quality are being studied in the frame of a multidisciplinary research program. First, nine transcription factors putatively involved in wood formation have been sequenced in the Aquitaine population, and their nucleotide diversity pattern studied. Since these genes potentially play important roles in the adaptation of trees to their environment, their patterns have been compared to those expected under neutral evolution. Strong departures from neutrality were observed, with high levels of linkage disequilibrium and an excess of intermediate frequency variants for three of them (HDZ31, LIM2 and MYB1), which could be linked to population size changes that affected the whole genome, and to balancing selection effects at one of them (MYB1). Secondly, the genitors of the Aquitaine breeding population were genotyped for 384 markers and evaluated for growth and wood chemical properties. Significant associations were detected for two markers, one in a HD-Zip transcription factor (HDZ31) with growth, and the other in a gene coding for a fasciclin protein with cellulose content. The consistency of evolutionary and molecular genetics opens encouraging perspectives for understanding the genetic architecture of wood formation in this species. However, the low number of associations detected raises several theoretical and methodological issues which are discussed for the perspective of improving future experimental designs.; Au cours des quarante dernières années, l’optimisation des méthodes sylvicoles et l’introduction de variétés améliorées ont permis d’accroître considérablement la productivité du pin maritime. Pour permettre à la filière bois de disposer d’une matière première de qualité sur ce matériel amélioré, un programme de recherches multidisciplinaire a été développé afin d’étudier le déterminisme génétique de la qualité du bois. Neuf facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la xylogenèse et l’adaptation des arbres à leur milieu, ont tout d’abord été séquencés dans la population Aquitaine, et leurs patrons de diversité nucléotidique ont été étudiés. Ces patrons ont été comparés à l’attendu de modèles neutres d’évolution et s’en écartent par un niveau élevé de déséquilibre de liaison et l’excès de mutations en fréquences intermédiaires détectés pour trois de ces gènes (HDZ31, LIM2 et MYB1). Ces résultats suggèrent des changements de taille de population affectant l’ensemble du génome, et l’action de sélection balancée sur l’un d’entre eux (MYB1). Les géniteurs de la population d’amélioration Aquitaine ont ensuite été génotypés pour 384 marqueurs moléculaires et évalués pour la croissance et les propriétés chimiques du bois. Ces données moléculaires et phénotypiques ont permis de mettre en évidence des associations significatives entre la variation pour le diamètre du tronc ou la teneur en cellulose du bois et deux marqueurs situés respectivement dans un facteur de transcription HD-Zip (HDZ31) et dans un gène encodant une fascicline. La cohérence des résultats de génétique évolutive et de génétique d’association ouvre ainsi des perspectives encourageantes pour la compréhension de l’architecture génétique de la formation du bois chez cette espèce. Cependant, le faible nombre d’associations significatives pose de nombreux problèmes théoriques et méthodologiques qui sont discutés en vue d’améliorations pour de nouveaux designs expérimentaux.

Le cancer est une maladie génétique des cellules somatiques caractérisée par l'accumulation d'anomalies génomiques. Nous avons effectué des études d'hybridation génomique comparative et d'expression avec microarrays sur environ 200 lymphomes à cellules B pour identifier des gènes candidats avec niveaux accrus d'ADN associés à surexpression. Dans le myélome multiple l'analyse intégrative des profils du génome et du transcriptome a identifié des candidats rélévants, à évaluer par des études supplémentaires avec plus d'échantillons. L'analyse des profils génomiques de plusieurs lymphomes a révélée une amplification récurrente en 11q23.1. L'amplification a été validée par PCRq et par hybridation fluorescente in situ, ce qui a montré des remaniements chromosomiques complexes. Avec les tiling arrays ont y a trouvé une transcription accrue, mais les cibles de l'amplification n'ont pas été découverts. Nous avons supposé une certaine fragilité de la région ou l'existence d'une nouvelle activité de transcription superposée aux gènes connus, en gênant leur fonction.

Au cours des quarante dernières années, l’optimisation des méthodes sylvicoles et l’introduction de variétés améliorées ont permis d’accroître considérablement la productivité du pin maritime. Pour permettre à la filière bois de disposer d’une matière première de qualité sur ce matériel amélioré, un programme de recherches multidisciplinaire a été développé afin d’étudier le déterminisme génétique de la qualité du bois. Neuf facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la xylogenèse et l’adaptation des arbres à leur milieu, ont tout d’abord été séquencés dans la population Aquitaine, et leurs patrons de diversité nucléotidique ont été étudiés. Ces patrons ont été comparés à l’attendu de modèles neutres d’évolution et s’en écartent par un niveau élevé de déséquilibre de liaison et l’excès de mutations en fréquences intermédiaires détectés pour trois de ces gènes (HDZ31, LIM2 et MYB1). Ces résultats suggèrent des changements de taille de population affectant l’ensemble du génome, et l’action de sélection balancée sur l’un d’entre eux (MYB1). Les géniteurs de la population d’amélioration Aquitaine ont ensuite été génotypés pour 384 marqueurs moléculaires et évalués pour la croissance et les propriétés chimiques du bois. Ces données moléculaires et phénotypiques ont permis de mettre en évidence des associations significatives entre la variation pour le diamètre du tronc ou la teneur en cellulose du bois et deux marqueurs situés respectivement dans un facteur de transcription HD-Zip (HDZ31) et dans un gène encodant une fascicline. La cohérence des résultats de génétique évolutive et de génétique d’association ouvre ainsi des perspectives encourageantes pour la compréhension de l’architecture génétique de la formation du bois chez cette espèce. Cependant, le faible nombre d’associations significatives pose de nombreux problèmes théoriques et méthodologiques qui sont discutés en vue d’améliorations pour de nouveaux designs expérimentaux., During the last four decades, the optimization of silvicultural and tree breeding methods has contributed to improve growth and wood homogeneity of maritime pine. In order to provide the different actors of the forestry wood-chain with high quality raw material, the genetic determinism and chemical components of wood quality are being studied in the frame of a multidisciplinary research program. First, nine transcription factors putatively involved in wood formation have been sequenced in the Aquitaine population, and their nucleotide diversity pattern studied. Since these genes potentially play important roles in the adaptation of trees to their environment, their patterns have been compared to those expected under neutral evolution. Strong departures from neutrality were observed, with high levels of linkage disequilibrium and an excess of intermediate frequency variants for three of them (HDZ31, LIM2 and MYB1), which could be linked to population size changes that affected the whole genome, and to balancing selection effects at one of them (MYB1). Secondly, the genitors of the Aquitaine breeding population were genotyped for 384 markers and evaluated for growth and wood chemical properties. Significant associations were detected for two markers, one in a HD-Zip transcription factor (HDZ31) with growth, and the other in a gene coding for a fasciclin protein with cellulose content. The consistency of evolutionary and molecular genetics opens encouraging perspectives for understanding the genetic architecture of wood formation in this species. However, the low number of associations detected raises several theoretical and methodological issues which are discussed for the perspective of improving future experimental designs.

International audience; Exhaustive studies on flowering control in annual plants have provided a framework for exploring this process in other plant species, especially in perennials for which little molecular data are currently available. Rose is a woody perennial plant with a particular flowering strategy-recurrent blooming, which is controlled by a recessive locus (RB). Gibberellins (GA) inhibit flowering only in non-recurrent roses. Moreover, the GA content varies during the flowering process and between recurrent and non-recurrent rose. Only a few rose genes potentially involved in flowering have been described, i.e. homologues of ABC model genes and floral genes from EST screening. In this study, we gained new information on the molecular basis of rose flowering: date of flowering and recurrent blooming. Based on a candidate gene strategy, we isolated genes that have similarities with genes known to be involved in floral control in Arabidopsis (GA pathway, floral repressors and integrators). Candidate genes were mapped on a segregating population, gene expression was studied in different organs and transcript abundance was monitored in growing shoot apices. Twenty-five genes were studied. RoFT, RoAP1 and RoLFY are proposed to be good floral markers. RoSPY and RB co-localized in our segregating population. GA metabolism genes were found to be regulated during floral transition. Furthermore, GA signalling genes were differentially regulated between a non-recurrent rose and its recurrent mutant. We propose that flowering gene networks are conserved between Arabidopsis and rose. The GA pathway appears to be a key regulator of flowering in rose. We postulate that GA metabolism is involved in floral initiation and GA signalling might be responsible for the recurrent flowering character.

The aim of this thesis was to map finely female fertility (FF) QTL in the three main French dairy cattle breeds Prim'Holstein, Normande and Montbeliarde. The first step consisted in detecting QTL on 78 families in 12 genomic regions. Six FF QTL were found in Prim'Holstein and two in Normande breeds. In the second step of the study, the QTL on bovine chromosomes BTA01, BTA02, BTA03 and BTA21 were mapped on a sub-sample of 41 families and the confidence interval for BTA01 and BTA03 QTL was reduced. Using a set of 437 SNP, the QTL location interval on BTA03 was reduced to a few centimorgans allowing us to select six candidate genes, which were partially sequenced for four DNA pools belonging to individuals with extreme phenotypes in order to find some intersting polymorphisms which can be validated on the whole pedigree. Several SNPs corresponding to the a priori status of the individuals for the QTL, were found in most of the candidate genes. However, since a bovine SNP chip with 54 000 SNP became available, no further validation step was carried out. Based on fine mapping results, overrepresentation, with regard to the whole bovine genome, of genes located in QTL confidence intervals involved in biological functions in connection with reproduction, were checked. These results were also used to identify positional candidate genes that may influence dairy cattle FF., L'objectif de la thèse est la cartographie fine de QTL de fertilité femelle (FF) chez les races bovines Françaises : la Prim'Holstein (PH), la Normande (NO) et la Montbéliarde (MO). La première étape du projet consiste en une primo-localisation, sur un dispositif de 78 familles, de QTL de FF dans 12 régions génomiques. Six QTL de FF ont été détectés chez la PH et deux chez la NO. La deuxième étape consiste en une cartographie des QTL détectés sur les chromosomes BTA01, BTA02, BTA03 et BTA21 sur un échantillon de 41 familles des trois races. La localisation de ces QTL a été confirmée et précisée pour les QTL détectés sur les chromosomes BTA01 et BTA03. Le QTL sur le chromosome BTA03 a été finement cartographié en utilisant 437 SNP ce qui a permis de réduire son intervalle de localisation à quelques centimorgans et de sélectionner six gènes candidats. Les régions flanquant les exons de ces six gènes ont été séquencées sur quatre pools d'ADN d'individus de phénotypes extrêmes afin de trouver des polymorphismes intéressants dans les régions séquencées qui pourront ensuite être validés sur l'ensemble du dispositif. La mise à disposition récente d'une puce de 54000 SNP situés dans tout le génome bovin a changé la stratégie de cartographie de QTL de FF. Des gènes pouvant influencer la FF ont été sélectionnés et suggérés comme étant des gènes candidats positionnels et fonctionnels responsables de la dégradation de la FF chez les bovins laitiers.

Le but de cette thèse est premièrement d’évaluer l’effet du vieillissement sur les fonctions psychomotrices des souches de souris sélectionnées génétiquement en fonction de leur tension artérielle (TA); deuxièmement, de localiser les déterminants génétiques des phénotypes psychophysiologiques à partir de souches recombinantes congéniques (RCS). Ces travaux ont mené à la publication de 4 articles. Le premier article décrit l’évaluation des fonctions psychomotrices des souches avec une tension artérielle élevée (HBP), basse (LBP) et normale (NBP). La performance aux épreuves d’exploration, d’habiletés motrices et d’apprentissage spatial, a été mesurée sur deux cohortes âgées respectivement de 12 mois et de trois mois. Indépendamment de l’âge, les HBPs sont hyperactives dans l’open-field (OF), mais pas dans le test d’exploration de trous. Inversement, les LBP explorent moins d’espaces que les NBP et, à trois mois seulement, sont hypoactives dans l’OF. Par ailleurs, les HBPs et les LBP présentent des déficits précoces de coordination motrice et des fonctions visuo-motrices. Le second article concerne l’évaluation longitudinale de la coordination motrice, de l’anxiété et de l’apprentissage spatial des souches HBP, LBP et NBP, à l’âge de deux mois et de 12 mois. Le vieillissement accentue l’hyperactivité des HBPs dans l’OF. Par contre, l’hypoactivité des souris LBP est détectable seulement à l’âge de deux mois. Indépendamment de l’âge, les souris HBP et LBP montrent une perception réduite du danger dans l’épreuve d’anxiété et des dysfonctions visuo-motrices au labyrinthe aquatique. Enfin, des déficits précoces de coordination motrice se manifestent seulement chez les HBPs. Il reste à déterminer si les déficits observés sont liés à des déterminants génétiques indépendants ou secondaires aux altérations de la tension artérielle. Le troisième article présente la comparaison entre les souches consanguines A/J et C57Bl/6J (B6) aux épreuves de l’OF, de la planche à trous, du labyrinthe aquatique et du cintre (coordination motrice). Les B6 explore d’avantage l’OF et la planche à trous. Les B6 sont moins rapides sur le cintre, mais supérieurs aux A/J dans le labyrinthe aquatique, avec une plate-forme invisible ou visible. Ces résultats démontrent l’implication de déterminants génétiques. Cette thèse se termine par un quatrième article sur la localisation des déterminants génétiques de la susceptibilité au stress dans les RCS, dérivées de A/J et B6, et présentant un agencement spécifique de 12.5% du génome. La réactivité émotionnelle est évaluée dans l’OF et le plus-maze; la réponse de stress est mesurée par radio télémétrie de la température interne pendant le stress d’immobilisation (SI) sous diète régulière et riche en sel; l’excrétion des électrolytes urinaires est dosée après 24 heures de diète salée. Les loci les plus significatifs sont situés dans les régions suivantes: de l’émotionalité dans l’OF (Emo1) sur le chr. 1 (LOD=4.6) correspondant à la région homologue impliquée dans la cohorte d’hypertension familiale du Saguenay; de la dopa décarboxylase (ddc) sur le chr. 11 pour l’émergence du plus-maze (LOD=4.7); de la protéine liant l’endotoxine (lbp) sur le chr. 2 pour l’hypothermie initiale en réponse au SI (LOD=4); et de HSP90 sur le chr. 12 pour l’excrétion de Ca++ (LOD=4.6). Des banques de données sont ensuite interrogées pour recenser les polymorphismes des régions régulatrices ou codantes des gènes candidats chez les souches ancestrales A/J et B6, dont les séquences sont disponibles pour le génome entier. Des utilitaires web permettent de dévoiler les changements dans la structure secondaire de l’ARNm, l’interférence avec des microARN ou avec d’autres motifs de liaison. Plusieurs SNPs fonctionnels ont été identifiés pour le QTL du chr. 1, particulièrement dans les éléments de régulation; ceux-ci impliquant des gènes reliés avec les réponses inflammatoire/immunitaire ou avec le système cardiovasculaire. La quantification par la PCR confirme une régulation à la baisse d’atp1a2 dans le cœur et le cerveau des souches susceptibles à l’anxiété. Ces résultats confirment l’intrication des altérations de la susceptibilité au stress et de la régulation de la TA., Our studies in this thesis, which led to 4 publications, are divided in two parts. The first part describes the neuropsychological effects of aging in strains of mice genetically selected for high (HBP), low (LBP) or normal blood pressure (NBP). The second part focuses on the genetic determinants of these neuropsychological phenotypes in recombinant congenic strains (RCS) of mice. The first manuscript compares HBP or LBP mice to normotensive controls in tests of exploration, motor coordination, and spatial learning at two age levels: 3 and 12 months. At either age, HBPs were hyperactive in an open field (OF) but not in terms of hole-poking responses. On the contrary, LBPs were hypoactive in the OF and in the hole-board, with the effect on the former measure being limited to the younger cohort. In either cohort, HBP and LBP mice were deficient in subtle aspects of motor coordination, and visuomotor function. These strains may serve as experimental models for the evaluation of beneficial early antihypertensive or antihypotensive treatments on brain function. The second study uses a longitudinal design to compare either HBP or LBP mice to normotensive controls at 2 and 12 months of age for motor coordination, anxiety, and spatial learning. Hyperactivity of HBPs in the OF increased with aging; whereas LBP mice were hypoactive only at 2 months of age. At both age, HBP and LBP mice displayed reduced levels of anxiety in the elevated plus-maze (EPM), abnormal coordination and visuomotor guidance. It remains to determine if these strain-, age-, and test-specific abnormalities are genetically related or secondary to uncontrolled hypertension or hypotension. The following article compares the C57BL/6J (B6) to the A/J inbred mouse strain in exploration of the OF and the hole-board, in the coat-hanger coordination test, and in spatial learning of a water maze. B6 mice displayed a higher number of segment crossings in the open-field and of hole-poking responses than A/J mice. By contrast to their hypo activity, A/J strain were faster in the coat-hanger motor test, but deficient in the submerged but also in the visible platform version of the water maze. These results indicate the considerable potential of genetic models derived from B6 and A/J mice for discerning the determinants of several behavioural phenotypes. In the last manuscript, the genomic loci bearing stress-related phenotypes were dissected by genome wide analysis of linkage in the recombinant congenic strains (RCS), resulting from a cross of B6 and A/J progenitors, each strain bearing 12.5% of specific parts of one progenitor on the background of the other. Adult male mice from 14 A/J and 22 B6 background lines were evaluated for emotional reactivity in the OF and the EPM. Core temperature was monitored by radio-telemetry during immobilization (IM), under standard and salt-enriched diets. In addition, urinary electrolytes were measured. The highest LOD scores strengthen the evidence for a previously reported locus for emotionality in the open-field on Chr 1 (LOD=4.6), in the Ddc region encoding dopa decarboxylase, on Chr 11 in the EPM (LOD=4.7), near Lbp (lipopolysaccharide binding protein), on Chr 2 for initial hypothermia during IM (LOD=4), as well as in the region of Hspca, encoding heat shock protein 1 alpha (48.0 cM) on Chr 12 for Ca++ excretion after a 24 hr-salt load (LOD=4.6). RCS stress QTL overlapped with several candidate loci for cardiovascular disease. In silico evidence of functional polymorphisms by comparative sequence analysis of progenitor strains assisted to ascertain this convergence, then further tested using quantitative PCR for releant genes mRNA. The anxious BcA70 strain showed down regulation of the Atp1a2 gene expression in the heart (P < 0.001) and brain (P < 0.05) compared to its parental B6 strain, compatible with the enhanced emotionality described in knock out animals for this gene, also involved in the salt-sensitive component of hypertension. Functional polymorphisms in regulatory elements of candidate genes of the cardiovascular / inflammatory / immune systems support the hypothesis of genetically-altered environmental susceptibility in cardiovascular disease development.

Diplôme : Dr. d'Universite; Les changements climatiques annoncés risquent de constituer des pressions de sélection importantes sur des caractères tels que la résistance à la sécheresse, notamment pour des espèces forestières comme le pin maritime. Dans ce contexte, une question essentielle est de savoir si ces espèces pourront s’adapter suffisamment rapidement aux nouvelles conditions climatiques. Les objectifs de cette thèse étaient d’évaluer le potentiel adaptatif de populations naturelles de pin maritime pour des caractères liés à la résistance au déficit hydrique, et d’identifier des gènes potentiellement impliqués dans la variation adaptative intra- et inter-populations. Pour y répondre, la variabilité phénotypique pour des caractères de croissance, de biomasse, et d’efficience d’utilisation en eau (EUE) a été évaluée dans un essai de populations naturelles provenant de milieux contrastés sur les plans climatiques et écologiques. Une grande variabilité phénotypique a été mise en évidence entre performances moyennes des populations, et pour les valeurs relatives d’héritabilités et de corrélations entre biomasse et EUE estimées dans chaque population. Ces résultats ont confirmé le rôle de la sélection dans l’adaptation locale du pin maritime, suggérant des stratégies de réponses à un déficit hydrique différentes selon les populations. Les patrons de diversité et différenciation nucléotidiques de gènes candidats à la résistance au stress hydrique ont également été étudiés. Certains gènes s’écartent significativement de patrons d’évolution neutre, avec des signatures cohérentes et complémentaires entre plusieurs méthodes, qui ont été interprétées en termes de scénarios de sélection. L’hétérogénéité de ces signatures entre gènes candidats et entre populations pour certains gènes, serait aussi cohérente avec un rôle de la sélection naturelle plutôt qu’avec celui d’évènements démographiques qui auraient affecté l’ensemble du génome de façon plus homogène. Enfin, quelques associations remarquables ont été mises en évidence entre la variation de l’EUE entre populations et au sein des populations, et celle de marqueurs SNPs de gènes de déhydrines, de lignification ou de formation de la paroi cellulaire. Ce travail ouvre ainsi des perspectives encourageantes pour la compréhension de l’architecture génétique moléculaire de l’adaptation à la sécheresse chez cette espèce.

Accès autorisé uniquement aux personnels Inra Diffusion du document : Confidentiel Diplôme : Dr. d'Universite

Le but de cette thèse est premièrement d ́valuer l ffet du vieillissement sur les fonctions psychomotrices des souches de souris sélectionnées génétiquement en fonction de leur tension artérielle (TA); deuxièmement, de localiser les déterminants génétiques des phénotypes psychophysiologiques à partir de souches recombinantes congéniques (RCS). Ces travaux ont mené à la publication de 4 articles. Le premier article décrit l ́valuation des fonctions psychomotrices des souches avec une tension artérielle élevée (HBP), basse (LBP) et normale (NBP). La performance aux épreuves d xploration, d abiletés motrices et d pprentissage spatial, a été mesurée sur deux cohortes âgées respectivement de 12 mois et de trois mois. Indépendamment de l ̂ge, les HBPs sont hyperactives dans l pen-field (OF), mais pas dans le test d xploration de trous. Inversement, les LBP explorent moins d spaces que les NBP et, à trois mois seulement, sont hypoactives dans l F. Par ailleurs, les HBPs et les LBP présentent des déficits précoces de coordination motrice et des fonctions visuo-motrices. Le second article concerne l ́valuation longitudinale de la coordination motrice, de l nxiété et de l pprentissage spatial des souches HBP, LBP et NBP, à l ̂ge de deux mois et de 12 mois. Le vieillissement accentue l yperactivité des HBPs dans l F. Par contre, l ypoactivité des souris LBP est détectable seulement à l ̂ge de deux mois. Indépendamment de l ̂ge, les souris HBP et LBP montrent une perception réduite du danger dans l ́preuve d nxiété et des dysfonctions visuo-motrices au labyrinthe aquatique. Enfin, des déficits précoces de coordination motrice se manifestent seulement chez les HBPs. Il reste à déterminer si les déficits observés sont liés à des déterminants génétiques indépendants ou secondaires aux altérations de la tension artérielle. Le troisième article présente la comparaison entre les souches consanguines A/J et C57Bl/6J (B6) aux épreuves de l F, de la planche à trous, du la., Our studies in this thesis, which led to 4 publications, are divided in two parts. The first part describes the neuropsychological effects of aging in strains of mice genetically selected for high (HBP), low (LBP) or normal blood pressure (NBP). The second part focuses on the genetic determinants of these neuropsychological phenotypes in recombinant congenic strains (RCS) of mice. The first manuscript compares HBP or LBP mice to normotensive controls in tests of exploration, motor coordination, and spatial learning at two age levels: 3 and 12 months. At either age, HBPs were hyperactive in an open field (OF) but not in terms of hole-poking responses. On the contrary, LBPs were hypoactive in the OF and in the hole-board, with the effect on the former measure being limited to the younger cohort. In either cohort, HBP and LBP mice were deficient in subtle aspects of motor coordination, and visuomotor function. These strains may serve as experimental models for the evaluation of beneficial early antihypertensive or antihypotensive treatments on brain function. The second study uses a longitudinal design to compare either HBP or LBP mice to normotensive controls at 2 and 12 months of age for motor coordination, anxiety, and spatial learning. Hyperactivity of HBPs in the OF increased with aging; whereas LBP mice were hypoactive only at 2 months of age. At both age, HBP and LBP mice displayed reduced levels of anxiety in the elevated plus-maze (EPM), abnormal coordination and visuomotor guidance. It remains to determine if these strain-, age-, and test-specific abnormalities are genetically related or secondary to uncontrolled hypertension or hypotension. The following article compares the C57BL/6J (B6) to the A/J inbred mouse strain in exploration of the OF and the hole-board, in the coat-hanger coordination test, and in spatial learning of a water maze. B6 mice displayed a higher number of segment crossings in the open-field and of hole-poking responses than A/J mice. By.

We aim to identify a mutated gene responsible for familial cardiac conduction defect. This disease, which is transmitted as autosomal dominant, was localised to 19q13.3 at an interval of 10 cM. Linkage study permitted us to reduce the genetic interval to 7 cM. Using a candidate gene approach, we screened for mutation the coding sequence of 9 genes and no mutation was found. Human genome sequence DataBase revealed the presence of more than 100 genes in this interval. We chose to use the RDA (Representational Difference Analysis) approach in order to select genes that are specifically expressed in the cardiac conduction tissue, supposing that the gene responsible for this disease is expressed specifically in this tissue. This work requires the obtention of conduction tissue (impossible for human), so we decided to work with bovin hearts. We realised all steps and obtained about fourty transcripts, but only about fifteen are genes of known function and localisation on human genome. Their tissue specificity was verified by semi-quantitative RT-PCR and their cellular specificity is tested by In Situ Hybridisation, to be optimised. In parallel, we localised an X-linked Kartagener syndrome in a french family to Xq21-q24 at an interval of 34 cM, and we ruled out two genes MID2 and AKAP28 as candidate genes., Notre objectif est d'identifier un gène muté responsable d'une forme familiale de bloc de conduction cardiaque. Cette maladie, à transmission autosomique dominante, a été localisée sur le chromosome 19q13.3 dans un intervalle de 10 cM. L'étude de liaison nous a permis de réduire l'intervalle à 7 cM. Par l'approche de gènes candidats nous avons cherché des mutations dans les parties codantes de 9 gènes, mais aucune anomalie n'a été identifiée. Les données du séquençage du génome humain montrent qu'il y a plus de 100 gènes dans cet intervalle. Nous avons donc entrepris l'approche de la RDA (Representational Difference Analysis) afin de sélectionner les gènes spécifiquement exprimés dans les voies de conduction cardiaque, en supposant que le gène responsable de la maladie est exprimé spécifiquement dans ce tissu. Ce travail nécessite l'extraction spécifique des transcrits des voies de conduction cardiaque (impossible chez l'homme). Nous avons donc choisi de travailler sur le coeur de bovin. Nous avons réalisé toutes les étapes jusqu'à l'obtention des clones. Après séquençage et tri informatique, nous avons obtenus une quarantaine de clones correspondants seulement à une quinzaine de gènes dont la fonction et la localisation chromosomique sur le génome humain est connue. Nous avons vérifié la spécificité tissulaire par RT-PCR et la localisation cellulaire des transcrits spécifiques est testée par l'hybridation In Situ, en cours d'optimisation. En parallèle, nous avons localisé le syndrome de Kartagener lié à l'X en Xq21-q24 chez une famille française à un intervalle de 34 cM, et nous avons exclu deux gènes MID2 et AKAP28 comme gènes candidats.

International audience; A major focus of our research has been on using molecular technologies to guide breeding for high value wood and fibre traits in eucalypts. One approach has been to use genomic maps to locate and characterise QTL that control wood and fibre traits. A generic map for eucalypts has been developed that consists of codominant markers that can be assayed across the major commercial species. Also on the map are candidate genes for traits such as flowering and wood and fibre traits. QTL have been characterised for wood density, fibre length, pulp yield and microfibril angle. A number of these have been validated in a related pedigree. A subset of QTL colocates with candidate genes. Research is now focussed on DNA sequence variation in different parts of these candidate genes and determining if this variation is associated with variation in wood properties. Of particular interest are genes involved in fibre development and cell wall formation. A third approach is to profile the expression of genes in the tissue of interest and determine if this relates to variation in trait performance. Microarrays are being used to relate expression of several thousand genes in xylem tissue to variation in traits such as microfibril angle and density.; Génomique des critères de qualité du bois d'eucalyptus. Notre recherche a été concentrée sur l'utilisation de technologies moléculaires pour guider l'amélioration génétique de critères importants de la qualité du bois et des fibres. On a développé une carte générique pour les eucalyptus à partir de marqueurs co-dominants intéressant les principales espèces d'intérêt commercial. Figurent également sur cette carte des gènes candidats concernant des caractères tels que la floraison et la qualité du bois et des fibres. On a mis en évidence des QTL pour la densité du bois, la longueur des fibres, le rendement en pâte et l'angle des microfibrilles. Un certain nombre ont été validés sur des familles apparentées à généalogie connue. Un sous ensemble de QTL sont co-localisés avec des gènes candidats. On concentre maintenant les recherches sur la variabilité de séquences ADN de ces gènes candidats pour savoir si elle est associée à celle des critères de qualité du bois. Sont d'un intérêt particulier les gènes impliqués dans le développement des fibres et la formation des parois cellulaires. Une troisième approche consiste à profiler l'expression des gènes dans les tissus en cause et à rechercher s'il existe d'éventuelles relations avec la variabilité des caractères. On utilise des microréseaux pour relier l'expression de plusieurs milliers de gènes du xylème avec la variabilité de caractères tels que l'angle des microfibrilles et la densité du bois.

La lignine représente 25% de la biomasse des végétaux terrestre. Sa quantité et sa qualité sont variables au sein des populations naturelles et sont devenues des cibles de l’amélioration génétique des eucalyptus. L’identification des polymorphismes génétiques impliqués dans la variation de ces caractères permettrait de disposer d’outils de diagnostic moléculaire pour une sélection précoce des meilleurs géniteurs et ainsi contribuer à l’augmentation des gains génétiques par unité de temps. Dans ce travail de thèse nous avons décrit la variabilité nucléotidique de gènes impliqués dans la biosynthèse des lignines, ainsi que la part de la variation génétique de ces deux caractères chez trois espèces d’Eucalyptus. En intégrant ces deux niveaux de variabilité au sein de plans de croisement factoriels, nous avons identifié des polymorphismes associés à la variation des caractères. Ces travaux posent les bases de la sélection assistée par marqueurs chez l’eucalyptus., Lignins represent 25% of plant biomass on earth. Lignins quantity and quality vary within natural populations and have become major targets for genetic improvement of eucalyptus. Identifying genetic polymorphisms involved in the variation of these traits could provide molecular tools for early selection of plus trees and contribute to increase genetic gains expected by time units. In this thesis work, we described the nucleotide diversity of genes involved in lignin biosynthesis and the genetic part of the variation of lignins quantity and quality in three eucalyptus species. Integrating these two levels of variation in a factorial matting design, we identified Single Nucleotide Polymorphisms statistically associated to the variation of lignin quality. This work paves the way to marker assisted selection in eucalyptus.