Marie-Anne LELU-WALTER

INTITULE DE LA THESE EN FRANÇAIS
Aptitude du douglas (Pseudostuga menziesii) à l’embryogenèse: approches de physiologie cellulaire et
moléculaire via l’analyse du transcriptome.
INTITULE DE LA THESE EN ANGLAIS
Douglas (Pseudostuga menziesii) embryogenesis : cellular phyioloy and molecular aproaches
UNITE DE RECHERCHE
Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles EA 1069 GDR CNRS 3049
UMR_A 547 PIAF INRA-Université Blaise Pascal
DOMAINE SCIENTIFIQUE PRINCIPAL
1020
DIRECTEURS DE THESE
Laboratoire d’Amélioration, de Génétique, de
Physiologie Forestière, U-INRA, Orléans
Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles
EA 1069 GDR CNRS 3049
LELU_WALTER Marie-Anne
courriel:
[email protected]
COSTA Guy
courriel: [email protected]
ARGUMENTAIRE SCIENTIFIQUE
Nous assistons actuellement à une forte augmentation de la demande en bois (combustible, pâte à papier,
construction). Au cours des prochaines décennies, les besoins en bois et dérivés, qui vont continuer à
s’accroître, vont entraîner une pression considérable sur la production forestière. La forêt cultivée aura donc
un rôle économique de plus en plus important à jouer avec une exigence croissante de la qualité des produits.
Disposer d’une ressource ligneuse abondante et de qualité nécessite d’optimiser les pratiques sylvicoles ainsi
que le développement de variétés génétiquement améliorées. L’amélioration génétique des ligneux par
sélection classique, est un processus lent en raison de la durée des cycles biologiques des arbres.
L’association de nouvelles méthodologies de sélection et des biotechnologies représente une nouvelle
perspective pour améliorer et multiplier en grand nombre les arbres. Les génotypes élites sélectionnés
devront nécessairement être produits en quantités considérables sur la base de méthodes de dissémination
végétative rapides et bien maîtrisées. Le maintien de la compétitivité de la forêt française dépendra en partie
de la prise en compte de ces technologies dans les travaux d'amélioration génétique. Leur mise au point est
particulièrement justifiée pour les espèces faisant l'objet d'une exploitation intensive comme le douglas. A ce
jour, du matériel forestier amélioré est disponible en France et en Europe mais en quantité insuffisante pour
répondre aux besoins des forêts approvisionnant les industries forestières. Cela est partiellement dû à des
difficultés de propagation en masse par graines et/ou boutures. Pour le douglas, la multiplication végétative
est assurée par greffage et bouturage ce qui limite l’obtention d’un grand nombre de plants. Les
biotechnologies offrent des voies nouvelles pour résoudre ce problème de production de plants améliorés.
Parmi les techniques de culture in vitro, l’embryogenèse somatique est reconnue comme la méthode la plus
puissante, en terme quantitatif, pour la propagation clonale d’arbres forestiers (Lelu-Walter et al. 2013).
Celle-ci permettra la diffusion de nouvelles variétés les plus performantes répondant précisément aux
besoins industriels (en volume, en qualité) et écologiques (adaptation aux conditions climatiques). Le gain de
productivité permettra de mieux répondre à la demande de bois tout en permettant de modérer la pression sur
les autres surfaces.
OBJECTIFS DE LA THESE
L’étude de l’embryogenèse somatique chez le Douglas a été, très tôt, entreprise aux Etats Unis (années 90).
Cependant nous ne disposons que de peu de données du fait que ces travaux ont été réalisés par des sociétés
privées (Arborgen, Weyerhauser). En France, l’embryogenèse somatique du Douglas a été développée par
l’INRA Val de Loire (Orléans) dans le cadre d’un projet de Partenariat Hubert Curien (PHC, 2012-2013), en
partenariat avec le FCBA et la Nouvelle Zélande (Scion, Rotorua). Aujourd’hui, dans le cadre d’une chaire
d’excellence Ressources Forestières et Usages du Bois nous nous proposons de poursuivre le travail initié
avec INRA, le FCBA et la Nouvelle Zélande.
L’objectif de la thèse est de comprendre les mécanismes liés à l’aptitude embryogenèse de certains tissus du
Douglas. C’est au niveau de la physiologie moléculaire, incluant différentes disciplines (cytologie,
biochimie, biologie moléculaire) que le sujet de thèse se structure. Nous disposons de lignées embryogènes
(E) de douglas en multiplication. Certaines de ces dernières produisent spontanément du cal non embryogène
(NE). Cette aptitude de cals embryogène à produire des cals non embryogènes est un fait propre au Douglas,
car cela n’a jamais été observé auparavant chez d’autres conifères. La présence simultanée de masses E et
NE isogéniques est un matériel de choix pour l’étude de l’expression des gènes contrôlant le développement
embryonnaire. Les cals NE constituent le contrôle « négatif ». Cependant la propension de certaines masses
embryogènes en multiplication à donner du cal NE (dont on ne connait l’origine !), peu traduire une certaine
hétérogénéité des lignées. C’est pourquoi, nous avons décidé de ré-initier l’embryogenèse somatique à partir
d’embryons somatiques cotylédonaires.
Des embryons somatiques cotylédonaires matures ont été placés sur milieu d’induction (auxine +
cytokinine). Certains embryons ont développé à la fois des masses E et NE. Isolées et mises en
multiplication, ces lignées isogéniques secondaires prolifèrent et sont stables à ce jour. Nous disposons donc
de lignées secondaires isogéniques (E vs NE) stables, en multiplication. Ces cals sont actuellement
multipliés. La prolifération des cals NE consiste en une croissance sensu stricto alors que celle des masses
embryogènes consistent en une division d’embryons somatiques immatures (par clivage,
polyembryogenèse).
La caractérisation des deux types cellulaire (embryogène vs non embryogène) se fera à différents niveaux :
- Cyto/histologique (en microscopie confocale)
- Biochimiques, via l’analyse des réserves glucidiques
- Transcriptomiques, via, l’analyse par RNA-Seq des transcrits exprimé au cours de la formation L’objectif
est d’identifier des gènes associés/caractérisant l’état embryogène. Nous nous et/ou du développement des
cals E et NE.
PROFIL RECHERCHE
Etudiant avec de bonnes connaissances en Biologie végétale, culture in vitro, embryogenèse et en biologie
moléculaire.
COMITE DE PILOTAGE
Laboratoire de Chimie des Substances
Naturelles EA 1069 GDR CNRS 3049
COSTA Guy
courriel: [email protected]
UMR_A 547, Physique et Physiologie
Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier,
INRA-UBP Clermont-Ferrand 2
LABEL Philippe
courriel: [email protected]
Laboratoire d’Amélioration, de Génétique, de
Physiologie Forestière
LELU_WALTER Marie-Anne
courriel: [email protected]
Laboratoire de Génétique Moléculaire Animale
BLANQUET Véronique
couriel: [email protected]
FCBA
TRONTIN Jean François
courriel: [email protected]
Laboratoire de Chimie des Substances
Naturelles EA 1069 GDR CNRS 3049
GLOAGUEN Vincent
courriel: [email protected]
ECOLE DOCTORALE
Gay-Lussac