Organisation et évolution de familles de gènes impliqués dans la maturation du fruit chez le bananier

Les duplications totales du genome (WGD) sont repandues chez les plantes et l'analyse de la sequence du genome du bananier (Musa acuminata ssp. malaccensis, accession DH-Pahang) a identifie trois evenements de WGD chez cette espece. Pour etudier l'impact de ces duplications sur l'evolution des familles de genes chez le bananier, nous nous sommes focalises sur les genes impliques dans deux voies biologiques importantes pour la maturation des fruits du bananier: la voie de biosynthese et de signalisation de l'ethylene et le metabolisme de l'amidon. L'impact de l'ethylene sur la maturation des bananes a ete etudie par une analyse transcriptomique (RNA-Seq) de fruits a cinq jours apres traitement par l'acetylene, un analogue de l'ethylene. Les resultats ont montre une reprogrammation globale de l'expression des genes au cours de la maturation impliquant jusqu'a plus de 4000 genes differentiellement exprimes dont 597 facteurs de transcription, ainsi que des genes codant pour des enzymes de degradation des parois et de la biosynthese d'amidon et de sucres. En parallele, les membres de 14 familles de genes de la voie de biosynthese/signalisation de l'ethylene et du metabolisme de l'amidon ont ete identifies par une approche de genomique comparative. L'evolution des familles a ensuite ete etudiee a travers des analyses phylogenomiques et par l'identification des modes de duplication des genes. Chez le bananier, sept des dix familles de genes de la voie de l'ethylene ont evolue par les WGD et quatre d'entre elles (ACS, EIL, EBF, ERF) ont montre une retention preferentielle apres WGD. Les genes EIL de bananier (MaEIL) orthologues des genes AtEIN3 et AtEIL1, deux genes cles de la voie de signalisation de l'ethylene, etaient en expansion ainsi que les genes EBF qui sont responsables du controle des niveaux de proteines EIL. Les analyses d'expression des genes dans la pulpe et la peau des fruits suggerent une redondance fonctionnelle pour plusieurs genes MaEIL et MaEBF dupliques par WGD ainsi que de la sous-fonctionnalisation pour certains d'entre eux. Une evolution independante de quatre familles de genes du metabolisme de l'amidon chez le bananier et les graminees a aussi ete identifiee, a travers des duplications specifiques dont les WGD pour les AGPases et des sous-familles de starch synthases et de ?-amylases, et les duplications monogeniques pour les ?-amylases. Enfin, ces analyses de genomique comparative et de phylogenie associees aux analyses de profils d'expression des genes dans les fruits ont permis l'identification de membres de ces familles de genes potentiellement impliques dans la maturation des fruits de bananier. Les resultats obtenus au cours de cette these illustrent l'impact des WGD sur l'evolution des familles de genes a l'echelle des voies biologiques et representent aussi une base de travail afin d'identifier ulterieurement une partie des bases genetiques d'un caractere complexe, la qualite du fruit chez les bananiers. (Resume d'auteur)