Identification et validation de gènes pour l’amélioration du sorgho : de l’analyse transcriptomique à la validation fonctionnelle

Les parois secondaires (PS) des plantes représentent la majorité de la biomasse renouvelable et participent à des fonctions physiologiques des plantes comme le transport des nutriments, la résistance à la verse et aux stress. Le sorgho est une graminée en C4 bien adaptée aux conditions limitantes en nutriments et en eau. L’amélioration des connaissances relatives à la mise en place des PS chez le sorgho a pour objectif de contribuer au développement de variétés adaptées aux filières de valorisation de la biomasse incluant l’alimentation animale, la production énergétique et le développement de bio-matériaux. Les objectifs de la thèse présentée ici sont de contribuer à la compréhension des mécanismes moléculaires de la mise en place des PS par l’identification des réseaux de gènes impliqués et la validation de leur rôle par génétique inverse. Dans un premier temps, une analyse phylogénétique comprenant 9 espèces, nous a permis d’identifier les liens d’homologies au sein des familles de facteurs de transcription (FT) NAC et MYB, qui sont les principaux régulateurs de la mise en place des PS chez Arabidopsis et d’autres espèces. Nous avons ensuite construit les réseaux de co-expression géniques impliqués dans la mise en place des entre-nœuds en développement du sorgho et nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux réseaux comprenant des NAC et des MYB ainsi qu’à ceux présentant des enrichissements en gènes liés aux PS. Puis les gènes identifiés par ces approches ont été comparés à ceux situés dans les zones chromosomiques impactant la variabilité de la composition des PS. Dans un deuxième temps, nous avons développé des approches de transformation génétique afin de caractériser le rôle des gènes mis en évidence par génétique inverse.Nous avons identifié 6 modules de gènes co-exprimés enrichis en gènes et en ontologies géniques liés aux parois et en particulier 2 modules dont les gènes sont potentiellement impliqués dans la mise en place des PS. En outre, 122 NAC et 135 MYB ont été identifiés chez le sorgho. Parmi eux, 14 NAC et 25 MYB sont impliqués dans les 6 réseaux de co-expression de gènes fortement enrichis en gènes de paroi. Dix-neuf sont des homologues de gènes déjà validés chez d’autres espèces pour leur rôle dans la mise en place des PS et 20 n’ont pas de rôle connu. La comparaison des gènes faisant partie des 6 modules impliqués dans la mise en place des parois et des régions chromosomiques associées à la composition de la biomasse a mis en évidence 70 gènes en commun et quelques gènes de structure impliqués dans la biosynthèse des parois mais peu de convergence concernant les FT NAC et MYB.Bien que l’optimisation des protocoles de transformation génétique stable n’ait pas abouti, un protocole efficace de transformation transitoire basée sur des protoplastes a été optimisé. Cet outil sera notamment mobilisé pour tester les rôles des FT identifiés dans les réseaux enrichis en gènes de parois.