Rôle de l'épigénétique dans la mémoire environnementale, l'adaptation locale et la prédiction de phénotypes complexes dans un contexte pan-génomique chez le peuplier
Le peuplier (Populus spp.) constitue un modèle pertinent pour étudier l adaptation des arbres aux contraintes environnementales. Dans le contexte du changement climatique, l épigénétique apparaît comme un levier clé de régulation phénotypique, notamment via la mémoire environnementale et l adaptatio...
Sparad:
| Huvudupphovsman: | |
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| Övriga upphovsmän: | , , , , , , |
| Materialtyp: | Thèse numérique |
| Språk: | Français Anglais |
| Publicerad: |
2025.
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| Ämnen: | |
| Länkar: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/prive/accesESR/2025ORLE1088_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1088/abes https://theses.hal.science/tel-05718928 |
| Anmärkning: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : P2E - Physiologie, Ecologie et Environnement (Laboratoire), Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des Arbres et de la Forêt (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Mathieu Emily (Président du jury) ; Renaud Rincent, Hélène Jammes, Harold Durufle, Marie-Laure Martin (Membre(s) du jury) ; Renaud Rincent, Hélène Jammes (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Role of epigenetics in environmental memory, local adaptation and prediction of complex phenotypes in a pan-genomic context in poplar |
| Sammanfattning: | Le peuplier (Populus spp.) constitue un modèle pertinent pour étudier l adaptation des arbres aux contraintes environnementales. Dans le contexte du changement climatique, l épigénétique apparaît comme un levier clé de régulation phénotypique, notamment via la mémoire environnementale et l adaptation locale. La mémoire écologique, c est-à-dire la capacité à conserver une trace durable de stress passés influençant la réponse à des stress futurs, reposerait en partie sur des modifications épigénétiques transmissibles. Cette thèse analyse ces mécanismes à travers deux approches expérimentales complémentaires centrées sur le cambium vasculaire, tissu responsable de la croissance secondaire et de la formation du bois. Le premier volet étudie la mémoire post-sécheresse. Deux génotypes naturels (France, Italie) et quatre épitypes mutants affectés dans la méthylation de l ADN, partageant le même fond génétique, ont été soumis à un stress hydrique de cinq semaines suivies d une réhydratation. Pour certains individus, cette expérience a été répétée sur deux ans. Des mesures physiologiques (croissance, résistance à la cavitation), moléculaires (méthylome, transcriptome) et hormonales ont été réalisées sur le cambium. L analyse intégrée met en évidence des signatures épigénétiques persistantes et dépendantes du génotype, suggérant des stratégies distinctes de mémoire écologique impliquant la méthylation de l ADN. Le second volet porte sur l adaptation locale. Après quatre années de croissance, des traits phénotypiques (croissance, phénologie, résistance à la rouille, composition chimique du bois) ont été mesurés, complétés par des analyses spectroscopiques (NIRS). À Orléans, une caractérisation multi-omique du cambium a été conduite, incluant le méthylome, le transcriptome et les polymorphismes génétiques. Des analyses d association (GWAS, EWAS) et des modèles prédictifs fondés sur l apprentissage automatique ont identifié des signatures moléculaires, notamment épigénétiques et transcriptionnelles, liées à des environnements spécifiques ou à des traits d intérêt. L intégration des différents niveaux de données permet d évaluer la contribution respective de chaque couche omique à la prédiction de phénotypes complexes. Ces résultats démontrent que des états épigénomiques persistants, porteurs de mémoire écologique, peuvent être détectés et utilisés pour anticiper des caractères liés à la croissance ou à la qualité du bois. Ce travail montre que l environnement structure durablement l épigénome du peuplier, à travers à la fois des réponses transitoires à la sécheresse et des signatures stables associées à l origine climatique des populations. Il identifie des marqueurs épigénétiques et transcriptionnels robustes associés à des traits sylvicoles majeurs. Ces découvertes ouvrent des perspectives concrètes pour la sélection variétale assistée par les données omiques et pour une gestion adaptative des ressources forestières face au changement global. Poplar (Populus spp.) is a relevant biological model for studying how trees adapt to environmental constraints. In the context of climate change, epigenetics appears as a key lever for phenotypic regulation, particularly through environmental memory and local adaptation. Ecological memory, defined as the ability to retain a lasting trace of past stresses influencing future stress responses, is partly based on transmissible epigenetic modifications. This thesis investigates these mechanisms through two complementary experimental approaches focusing on the vascular cambium, a key tissue for secondary growth and wood formation. The first part examines post-drought memory. Two natural genotypes (France, Italy) and four epitypes mutated in DNA methylation, sharing the same genetic background, were subjected to a five-week drought followed by rewatering. For some individuals, the treatment was repeated over two years. Physiological (growth, cavitation resistance), molecular (methylome, transcriptome), and hormonal data were collected from the cambium. Integrated analysis revealed persistent, genotype-dependent epigenetic signatures, indicating contrasting ecological memory strategies involving DNA methylation. The second part focuses on local adaptation. After four years of growth, phenotypic traits (growth, phenology, rust resistance, wood chemical composition) were measured and complemented with spectroscopic analyses (NIRS). In Orléans, multi-omics characterization of the cambium was performed, including methylome, transcriptome, and genetic polymorphisms. Association analyses (GWAS, EWAS) and machine learning models identified molecular signatures, particularly epigenetic and transcriptional, linked to specific environments or traits of interest. Integrating these data layers allows assessment of the respective contribution of each omic level to the prediction of complex phenotypes. The results show that persistent epigenomic states carrying ecological memory can be detected and used to predict traits related to growth or wood quality. This work demonstrates that the environment durably shapes the poplar epigenome, through both transient drought responses and stable signatures associated with the climatic origin of populations. It identifies robust epigenetic and transcriptional markers linked to major silvicultural traits. These findings provide concrete perspectives for omics-assisted breeding and adaptive forest resource management under global change. |
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| Beskrivning: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : P2E - Physiologie, Ecologie et Environnement (Laboratoire), Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des Arbres et de la Forêt (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Mathieu Emily (Président du jury) ; Renaud Rincent, Hélène Jammes, Harold Durufle, Marie-Laure Martin (Membre(s) du jury) ; Renaud Rincent, Hélène Jammes (Rapporteur(s)) |
| Materialtyp: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| Tillgång: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 31 juillet 2026 |