Dr. Sylvain LEBEL

Caractérisation de la famille des gènes PR10 chez Vitis vinifera et étude de leur expression durant l’embryogenèse somatique

Soutenue en décembre 2010
Sous la direction de Bernard WALTER et co-direction de Paul SCHELLENBAUM

Le sujet de ma thèse était de décrire sur le plan moléculaire, le processus d’embryogenèse somatique chez la vigne. J’ai choisi d’étudier le cycle d’embryogenèse secondaire, initié à partir d’embryons, car il permet de produire un grand nombre d’embryons de manière synchrone.

Les étapes-clés d’entrée et de sortie du cycle ont été caractérisées par l’analyse de l’expression de quelques gènes impliqués dans le développement (SERK, LEC-1-LIKE) ou la défense (PR ou « Pathogenesis-Related ») [1, 2]. Par ailleurs, grâce à l’exploitation de la séquence complète du génome de Vitis vinifera disponible sur le site du Genoscope, j’ai pu caractériser exhaustivement la famille multigènique des PR10 [3]. Celle-ci est composée de 17 séquences, dont 3 pseudogènes et au moins 13 séquences transcrites. Les 17 séquences sont disposées en tandem et forment un cluster compact sur le chromosome 5, suggérant, au cours de l’évolution, des duplications successives suivies de divergence des séquences par mutation. Les séquences se répartissent suivant deux clades et la très forte similarité nucléotidique de certaines d’entre elles suggère également une évolution concertée.

L’étude de l’expression de 10 de ces gènes (VvPR10.1-a, VvPR10.2, VvPR10.3-a et VvPR10.4 à VvPR10.10) montre l’existence d’une diversification fonctionnelle marquée. Leur expression a d’abord été analysée par RT-PCR semi-quantitative dans différents organes de la plante (racines, tiges, feuilles, fleurs et embryons), et dans des tissus traités au 2,4-D, hormone utilisée pour induire le processus d’embryogenèse somatique. Aucune expression de VvPR10.10 n’a été détectée, dans aucune condition étudiée. Les autres gènes sont exprimés de manière différentielle dans les différents organes, et leur expression est généralement plus élevée dans les tissus traités au 2,4-D que dans les tissus non traités, ce qui montre leur induction lors d’un stress. De plus, les niveaux d’expression de PR10.1-a, PR10.2, PR10.3-a, PR10.5 et PR10.9 sont élevés dans les cals embryogènes, suggérant qu’ils pourraient jouer un rôle lors de l’embryogenèse somatique. Je me suis aussi attaché à quantifier par RT-PCR quantitative en temps réel l’expression des 7 gènes les plus exprimés, dans différents tissus ayant montré une capacité embryogénique variable lorsqu’ils sont soumis à un traitement par le 2,4-D. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que le niveau d’expression varie entre les gènes et selon les tissus. En effet, PR10.1-a, PR10.2 et PR10.3-a sont plus fortement exprimés que tous les autres gènes dans tous les tissus. De plus, l’expression de certains gènes, comme PR10.3-a, est fortement induite par le 2,4-D dans les tissus à capacité embryogénique (embryons et nœuds) et seulement faiblement dans des feuilles ne donnant jamais d’embryons somatiques. Ce dernier résultat suggère fortement que PR10.3-a pourrait être un marqueur de la capacité embryogénique chez la vigne.

[1] Maillot P, Lebel S, Schellenbaum P, Jacques A, Walter B: Differential regulation of SERK, LEC1-Like and Pathogenesis-Related genes during indirect secondary somatic embryogenesis in grapevine. Plant Physiol Biochem 2009, 47(8): 743-752
[2] Lebel S, Schellenbaum P, Walter B, Maillot P: Characterization of a Vitis vinifera PR10.3 gene and expression during somatic embryogenesis. 8° colloque de la Société Française de Biologie Végétale, 8-10 juillet 2009, Strasbourg – France.
[3] Lebel S, Schellenbaum P, Walter B, Maillot P: Characterisation of the Vitis vinifera PR10 multigene family. BMC Plant Biol. 2010, 10: 184

URL : http://www.sudoc.fr/152171436