Molecular characterization of embryogenesis in Phaseolus

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures de la future plante. La compréhension des processus moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine est donc d’un intérêt agronomique majeur.
Chez Phaseolus la caractérisation moléculaire de l’embryogenèse permet de mieux comprendre les mécanismes du développement embryonnaire et de son dysfonctionnement observé chez les hybrides interspécifiques. Cette thèse s’inscrit dans ce cadre et vise à identifier et caractériser des gènes clés impliqués dans le développement de l'embryon chez Phaseolus. Des hybridations interspécifiques ont été réalisées entre l’espèce P.vulgaris L. (cultivar NI637) utilisée comme parent mâle et l’espèce P. coccineus L. (cultivar NI16) utilisée comme parent femelle. Des analyses ont aussi été effectuées sur un mutant obtenu par mutagenèse chimique à l'EMS (Ethyl Méthyl Sulfonate) de graines de la variété BAT93 de P.vulgaris. Une étude histologique comparative a permis de suivre la dynamique de l’embryogenèse du haricot commun à partir d’embryons prélevés 3 à 12 jours après la pollinisation et provenant de plantes normales et déficients dans la production de graines.
Les embryons de P. vulgaris se développent plus rapidement par rapport à ceux issus du mutant EMS. Ces derniers présentent des anomalies au niveau de l’embryon et du suspenseur. La caractérisation fonctionnelle de deux gènes candidats MIPS (myo-inositol phosphate synthase) et Sus (sucrose synthase) a été réalisée par RT-PCR quantitative et hybridation in situ suite à une étude spatio-temporelle d’expression de ces deux gènes candidats au cours de développement embryonnaire chez Phaseolus. L’analyse du profil d’expression de ces deux gènes montre qu’ils sont exprimés différemment au niveau des tissus de l’embryon et du suspenseur. L’analyse in silico nous a permis de sélectionner 22 gènes candidats dont nous avons vérifié l'expression au cours de développement de la graine chez Phaseolus.
Des variations au niveau de la méthylation de l’ADN ont été déterminées chez les hybrides interspécifiques comparativement à leurs parents. La technique de l’HSS a permis d’isoler des fragments d’ADNs complémentaires différemment exprimés au cours de développement de la graine chez Phaseolus. L’analyse des séquences de ces ADNs complémentaires montre qu’ils codent pour plusieurs protéines intervenant dans le développement cellulaire et embryonnaire, en particulier le "storage protein activator" (SPA), le "pentatricopeptide repeat-containing protein" (PPR) et l’acetyl-CoA carboxylase (ACCase).
La caractérisation de ces différents gènes exprimés au cours du développement de la graine, fournit de nouveaux outils susceptibles de mettre en évidence des mécanismes de dysfonctionnement embryonnaire chez le genre Phaseolus.