Aptitude du Douglas (Pseudotsuga menziesii) à l'embryogenèse somatique : approches de physiologie cellulaire et moléculaire via l'analyse du protéome et du transcriptome

Discipline

Biosciences de l'environnement et de la santé

Classification

Sciences de la vie, biologie, biochimie,

Médecine et santé

Mots-clés libres

Embryogenèse somatique, Cal non-embryogène, Masse embryogène, Douglas, Transcriptomique, Protéomique, Potentiel embryogène, Multiplication, Histologie

Mots-clés

Pin d'Orégon,

Embryogenèse somatique,

Protéomique végétale

Au cours des prochaines décennies, les besoins en bois vont entraîner une pression considérable sur la production forestière. Pour le Douglas (Pseudotsuga menziesii), deuxième essence utilisée pour le reboisement des forêts françaises, le développement et la diffusion de variétés améliorées par sélection classique est lente. Chez les conifères l’embryogenèse somatique, méthode de multiplication végétative la plus performante, a été développée avec succès. Cependant elle n’est obtenue à ce jour qu’à partir de matériel juvénile (graines) malgré les nombreux travaux engagés. Les objectifs de ce travail de thèse ont été de 1) caractériser à différentes échelles l’aptitude à l’embryogenèse somatique en comparant des masses embryogènes (ME) et des cals non-embryogènes (NE) isogéniques, 2) caractériser les marqueurs responsables de la variation du potentiel embryogène en comparant aux niveaux cellulaire et moléculaire, les ME primaires à des ME secondaires et tertiaires obtenues lors de la ré initiation de l’embryogenèse somatique à partir d’ES cotylédonaires. 1) Pour le premier objectif, nous avons rapproché des données de protéomique et de transcriptomique, que nous avons complétées par des observations biologiques (potentiel embryogène), histologiques, et biochimiques (teneur en eau, glucides, régulateurs de croissance). Nous avons observé chez les ME une surexpression des marqueurs impliqués dans la différenciation (hormones, facteurs de transcription) et la division cellulaire (évènements de mitose, teneur en glucides, information génétique). Nous avons retrouvé certains facteurs de transcription marqueurs de l’embryogenèse somatique : WOX, LEC1, SERK1, BBM. En comparaison, les NE sont caractérisés par la réponse aux stimuli (ABA, phénols, protection contre les ROS), mais aussi par le stockage de réserves carbonées (amidon). 2) Le potentiel embryogène des ME secondaires et tertiaires augmente significativement. Au niveau cellulaire, cela se traduit par une amélioration de la structuration des ES (diminution de centres polyembryogènes au profit d’ES isolés). Le rapprochement des données de protéomique et de transcriptomique ont mis en évidence que lors de cette reprogrammation cellulaire il y a surexpression du métabolisme des protéines, oxydatif, et hormonal. La présence de facteurs de transcription associés à la maturation de l’ES (WRKY, NAC, ARF, ERF et MYB) surexprimés précocement pourrait aussi être une caractéristique ciblant un plus fort potentiel embryogène chez le Douglas. Nos résultats contribuent à une meilleure compréhension de l’aptitude à l’embryogenèse somatique du Douglas. Ils pourraient permettre in fine d’initier l’embryogenèse somatique à partir de matériel âgé.