Thèse Identification et Caractérisation d'Un Gène Responsable du Phénotype Riche en Acide Ascorbique Vitc d'Un Mutant Ems de Tomate H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé Laboratoire de recherche : BFP - Biologie du Fruit et Pathologie Direction de la thèse : Kentaro MORI ORCID 0000000294171753 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59 L'agriculture est confrontée à l'impact croissant du changement climatique, notamment à l'augmentation des périodes de stress abiotiques sévères comme la chaleur et la sécheresse. Chez les plantes, particulièrement exposées, le métabolisme de l'ascorbate joue un rôle majeur dans la tolérance au stress. Cependant, malgré ses avantages, la domestication a entraîné une diminution de l'ascorbate chez de nombreuses espèces cultivées. Ainsi, augmenter la production d'ascorbate dans les plantes pourrait les rendre plus résistantes aux conséquences du changement climatique, tout en améliorant la durée de conservation de leurs produits mais aussi leur qualité nutritionnelle. Cependant, la synthèse d'ascorbate pourrait se faire au détriment de la croissance et du rendement, jusqu'à avoir des effets néfastes, comme par exemple sur la fertilité du pollen. Les objectifs du projet sont de mieux comprendre la régulation de l'ascorbate afin d'obtenir des plantes enrichies en ascorbate, de mieux comprendre le compromis entre accumulation d'ascorbate et croissance ou rendement et d'évaluer la résistance de plantes ou de fruits enrichis ou appauvri en ascorbate. Des mutants de tomate de la variété Micro-Tom enrichis en ascorbate seront étudiés pour identifier des gènes impliqués dans la régulation de l'ascorbate. Les gènes validés seront édités chez une variété commerciale afin d'étudier le compromis entre résistance et rendement ainsi que la résistance à des stress qui impactent déjà la production de tomates, notamment la chaleur. L'agriculture est confrontée à l'impact croissant du changement climatique, notamment à l'augmentation des périodes de stress abiotique sévère comme la chaleur et la sécheresse. Chez les plantes, qui sont particulièrement vulnérables au stress environnemental, le métabolisme redox joue un rôle essentiel, car il contribue à atténuer les effets néfastes des espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui apparaissent inévitablement lorsque le métabolisme énergétique est déséquilibré en cas de stress. L'objectif du métabolisme redox n'est cependant pas d'empêcher la production de ROS, mais plutôt d'en réguler les niveaux. En effet, les ROS sont désormais considérés comme essentiels pour de nombreux processus biologiques, en particulier ceux liés au développement et au stress. L'ascorbate est sans aucun doute un acteur majeur du métabolisme redox, car sa diminution peut rendre les plantes plus sensibles au stress, alors que son augmentation peut conduire à l'inverse. L'homme, incapable de synthétiser l'ascorbate, doit trouver cette vitamine C dans son alimentation, notamment dans les fruits. Cependant, les fruits à forte teneur en ascorbate ne semblent pas avoir été sélectionnés depuis le début de la domestication. Au contraire, cette dernière a plutôt entraîné une diminution de l'ascorbate dans les espèces fruitières cultivées. Dans l'ensemble, ces observations suggèrent que l'augmentation de la production d'ascorbate dans les plantes pourrait renforcer leur résistance à divers stress, les rendant plus tolérantes au changement climatique, tout en améliorant la durée de conservation de leurs produits et, plus encore, leur qualité nutritionnelle. L'objectif principal est de mieux comprendre le contrôle développemental de l'ascorbate afin d'élaborer une stratégie pour obtenir des plantes enrichies en ascorbate à des moments clés de leur développement. Cette stratégie permettrait à terme d'obtenir des plantes plus résistantes aux stress et des produits végétaux enrichis en vitamine C. Les mutants EMS de tomate Micro-Tom présentant des phénotypes enrichis en ascorbate seront étudiés afin d'identifier les gènes responsables, de déchiffrer les mécanismes impliqués et d'obtenir des plantes fertiles produisant des feuilles, des fleurs et/ou des fruits fortement enrichis en ascorbate.
- Identification des gènes candidats. Une cartographie par séquençage sera réalisée dans les mutants de tomate disponibles dont les fruits sont spécifiquement enrichis en ascorbate.
- Transformation des plantes. Diverses méthodes d'édition de génome CRISPR/Cas9 et de surexpression à l'aide de promoteurs génériques (35S) ou spécifiques seront utilisées pour générer des plantes à gain et à perte de fonction.
- Validation. Une évaluation de la teneur en ascorbate des plantes et des fruits transgéniques sera effectuée.
- Étude biochimique et cellulaire des gènes candidats. La localisation subcellulaire des protéines, les interactions protéiques (par exemple, BiFC, Co-IP), l'expression hétérologue et la purification des protéines seront effectuées si nécessaire.
- Édition des gènes validés dans la variété commerciale de tomate.