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Biologie du fruit et pathologie

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Most widely held works by Biologie du fruit et pathologie
Etude intégrative et comparative du métabolisme primaire des fruits au cours de leur développement by Léa Roch( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le marché mondial des fruits représente des centaines de milliards d'euro par an et l'amélioration de la qualité organoleptique et nutritionnelle des fruits est l'un des principaux objectifs de ces dernières années. Le métabolisme primaire est une cible toute trouvée pour tenter de répondre à ces exigences. En effet c'est lui qui va fournir les briques nécessaires à la croissance et au développement, mais également les composés qui confèrent les valeurs gustatives tels que les sucres et les acides organiques. C'est pourquoi la compréhension de son fonctionnement au cours du développement des fruits est nécessaire. Pour cela le métabolisme primaire a été étudié chez huit espèces de fruits charnus qui diffèrent en termes de durée de développement, de taille de fruit, de famille botanique, de qualité gustative (sucrosité, acidité...), et sujettes ou non à une crise respiratoire au début de la maturation. Des données physiologiques et biochimiques ont été collectées tout au long du développement du fruit, de l'anthèse à la maturité physiologique. La modélisation de la croissance des fruits a permis de standardiser les stades de développement et ainsi d'améliorer la comparaison entre espèces. La composition de la biomasse a ensuite été caractérisée qualitativement et quantitativement par des approches analytiques ciblées et non ciblées mettant en évidence les similitudes et les différences de composition et d'évolution au cours du développement. Des modèles linéaires généralisés combinant la composition et les données de croissance ont été utilisés pour comparer différentes phases de développement du fruit et une analyse discriminante par régression des moindres carrés partiels (PLS-DA) a permis de séparer les fruits climactériques des non climactériques. Dans les deux cas, les composés des parois cellulaires, les protéines et les lipides interviennent dans la différentiation des groupes. Enfin, une étude détaillée du métabolome et de l'activome du fruit a été réalisée chez trois espèces de Solanacées. Elle montre qu'au sein d'une même famille botanique la régulation diffère au cours du développement, notamment au niveau du métabolisme des sucres et de la glycolyse. Ces travaux revisitent le caractère climactérique des fruits, le positionnant bien en amont du déclenchement de la crise respiratoire, et, plus généralement, permettent de mieux comprendre le métabolisme primaire au cours du développement du fruit
Caractérisation de la variabilité phénotypique de ressources génétiques de Stevia rebaudiana (Bertoni) : analyse des composantes du rendement et critères de sélection en condition de production by Cécile Hastoy( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Obesity and diabetes are consequences of metabolic disorders due to excessive sugar consumption. Consumers want a healthier diet with natural products. Stevia rebaudiana, the Paraguayan sweet herb, accumulates steviol glycosides (SGs) into its leaves. Considered as intense natural sweeteners, SGs represent a global market constantly increasing. In this context, Oviatis establishes a complete organic sector in the Nouvelle-Aquitaine region. The aims of this CIFRE thesis are to characterise the phenotypic variability within a collection of genetic resources, in order to implement a breeding program. Yield components, leaves biomass, SGs quality and quantity and responses against Septoria sp. were described in perennial and multi-site field conditions or in controlled conditions. This work allowed to: 1) develop tools for metabolic, pathology field-phenotyping, 2) evaluate the phenotypic variability of this Stevia rebaudiana collection in field conditions and identify variability descriptors, 3) identify ontogenic, abiotic and cultural factors implicated into phenotypic variability, and 4) evaluate response variability against septoria disease. These results led to the identification of genotypes of interest, as well as selection criteria for the organic production in Nouvelle-Aquitaine, which are the basis for the implementation of a breeding program
Génétique moléculaire de la floraison chez le cerisier doux : étude et compréhension du déterminisme génétique et moléculaire de la floraison chez le cerisier (Prunus avium) en vue de son adaptation aux futures conditions climatiques. by Sophie Castede( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

In fruit species, the flowering is a major event which strongly influences fructification. This process tiny controlled by many genetic and environmental factors is still little known. In sweet cherry (Prunus avium), flowers open out only after having satisfied chill and heat requirements. The effects of climate change on the flowering are already notable and could induce important economic losses. Identification of genetic and molecular determinants involved in the flowering will allow the improvement of varietal selection programs to obtain trees adapted to future climate conditions. Objective of this thesis is to increase the knowledge of these determinants and identify genes involved in flowering in sweet cherry. By studying two intraspecific progenies 'Regina' × 'Lapins' and 'Regina' × 'Garnet', detection of many quantitative trait loci (QTL) on all linkage groups (LG) has enabled us to confirm the strong involvement of chill requirements in the flowering as well as the complexity of these traits. QTL with major effect was localized on the LG4. In regions covered by all the QTLs controlling flowering date, a hundred candidate genes (CG) for this trait was identified. A subset of these GC was then studied for their expression during development of buds by quantitative PCR (qPCR). In the long term, this work will serve as a basis for the identification and selection of genes that allow obtaining genotypes adapted to future climate conditions
Réponse d'Arabidopsis thaliana au Turnip mosaic virus (TuMV) en conditions extérieures et en conditions contrôlées : phénotypage fin de traits de maladie et métaboliques et architecture génétique associée by Bernadette Rubio( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Plants are immobile organisms which have to adapt to abiotic and biotic constraints. Among bioticstress, established or emerging viral diseases, may be responsible for major yield losses withsignificant consequences. Genetic control is the most effective, environmentally and consumerfriendlyway to control viral infections. Understanding plant/virus interactions remains essential tosearch for new sources of resistance. This work, focuses on the study of the natural pathosystemArabidopsis thaliana/Turnip mosaic virus (TuMV). Most of the trials were conducted in commongarden conditions allowing the analysis of the interaction in a multistress environment. A. thaliana'sresponse was explored through the study of disease-related traits and the variations in primary andsecondary metabolites. This work allows i) the fine characterization of A. thaliana's response toTuMV in multistress conditions through the exploration of the natural diversity of a world and Frenchpopulation ii) to determine the genetic architecture of this interaction by genome wide associationsand QTL mapping. Several new loci potentially involved in the response have been identified iii) tohighlight the interest of metabolic phenotyping to discriminate accessions according to theirsusceptibility to TuMV. The multidisciplinary approaches contribute to a better characterization andunderstanding of plant-virus interaction
Identification de gènes candidats impliqués dans la régulation de la teneur en acide ascorbique chez la tomate : impacts sur le potentiel antioxydant et la qualité post-récolte du fruit by Celine Bournonville( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The ascorbic acid (AsA) is an essential antioxidant in both plants and humans. Plant-derived AsA is the major source of vitamin C in the human diet. In addition to its effect on tomato nutritional value, increasing tomato AsA content would likely affect postharvest storage and resistance to pathogens of the fruit. While AsA metabolism is well characterized, the mechanisms involved in its regulation remain poorly understood. Recent studies in Arabidopsis leaves indicate that few regulatory proteins can regulate this pathway at transcriptional and post-transcriptional levels. Still nothing equivalent has been described in fruits. In that aim, a forward genetic approach has been carried out to investigate the regulation of AsA in tomato (Solanum lycopersicum) fruit. The screening of an EMS tomato mutant population in the miniature cultivar Micro-Tom for identifying mutant lines with AsA-enriched fruits was done. Among the 500 M2 mutant families screened, four mutant lines with higher AsA content ranging from 2.5 to 4 fold were selected. These mutant lines have been characterized for postharvest traits quality and showed promising results. A method based on NGS-mapping allowed the identification of the putative AsA-enriched related gene. Thus, the screening of EMS mutants led to original findings such as the discovery of new unexpected proteins regulating AsA in plants, and particularly in fruits. Our work confirms at the molecular level the direct interaction between light signaling component and the regulation of the AsA biosynthesis pathway
Etude de la réponse immunitaire de la cicadelle Circulifer haematoceps au cours de l'infection par Spiroplasma citri by Remi Eliautout( )

1 edition published in 2014 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Spirop/asma citri is phytopathogenic bacteria transmitted by the leafhopper Circuliferhaematoceps. The absence of symptoms despite the multiplication of S. citri in the hemolymph,suggests that the immune system plays an important role in the tolerance of the leafhopper towardsthe spiroplasma infection. The purpose of this thesis was to study the immune response of C.haematoceps during the infection by 5. citri.The characterization of the immune system of the leafhopper showed that an antibacterial activity anda phenoloxidase activity were present in the plasma. The main types of hemocytes were identified.Among them, granulocytes and plasmatocytes are capable to phagocyte bacteria. The genes involvedin these immune processes were searched using subtractive hybridization method. lnterestingly, noneof the genes known to encode receptors or effectors of the immune system were identified. On theother hand 23 putative immune genes were identified. Six of these genes were retained to follow theirexpression in the early time of a bacterial infection. The results showed that the genes encodingHexamerin, DDBPl and Thioredoxin peroxidase were up-regulated during the infection by 5. citri. Afunctional approach by gene silencing showed that Hexamerin was involved in the phenoloxidaseactivity and played an important role in the survival of C. haematoceps during the infection by S. citri.Finally, the follow-up of the phenoloxidase activity and phagocytosis by hemocytes showed anadaptation and an evasion of S. citri from the immune response of the insect, according to the resultsobtained for 5. pou/sonii-infected drosophila.Keywords : 5piroplasma citri, phenoloxidase, phagocytosis, hemocytes, gene silencing, Hexamerine,subtractive hybridization
Les viromes associés aux plantes sauvages : vers des stratégies de caractérisation optimisées et variabilité dans divers environnements by Yuxin Ma( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Metagenomics based on high throughput sequencing (HTS) has opened a new era of unbiased discovery and genomic characterization of viruses. As for other viruses, such metagenomic studies indicate that the diversity of plant viruses was until recently far underestimated. As potentially important components of unmanaged and cultivated ecosystems, there is a need to explore the diversity of the viruses associated with plant populations and to understand the drivers shaping their diversity in space and time. At the same time, the development of such studies is still faced by methodological questions concerning, for example, the choice of target nucleic acids populations, the reproducibility of the analyses or the implementation of a strategy to accurately compare virus richness in different environments. In the present thesis the phytovirome associated with plant populations sampled in various ecosystems, with an emphasis on wild plant or weed species was characterized using HTS-based metagenomics. In these experiments, the bioinformatic analysis of the virome complexity was performed using two strategies, a classical one based on Blast-based contigs annotation for the identification of the viral families present in a sample and a novel one, described and validated here, and which allows to classify the metagenomic viral sequences into operational taxonomic units (OTUs) as a proxy to viral species. Also from the methodological perspective, the results obtained using complex plant pools such as those used in the “lawn-mower” sampling strategy allowed to compare the performance of the two currently used viral enrichment methods, double-stranded RNA (dsRNA) or Virion-associated nucleic acids (VANA) purification. The results indicate both of approaches uncovered rich viromes and suggest that the dsRNA approach should be preferred when analyzing complex plant pools since it consistently provided a more comprehensive description of the analysed phytoviromes, with the exception of the DNA viruses. The virome characterization results obtained showed, for the temperate plant populations from unmanaged and cultivated sampling sites, a high virus incidence (up to 86.5% in 126 single species pools collected over a two-year period) and confirmed the predominance of dsRNA viruses with greater than 70% of the phytovirome OTUs. While a significant proportion of detected single-stranded RNA (ssRNA) viruses are already known agents, more than 90% of the dsRNA viruses are novel and had not previously been characterized. A large scale culturomics effort to contrast the phytovirome with the mycovirome of fungal cultures obtained from the same plant samples revealed an extremely low number of shared OTUs, further deepening the debate about the phytovirus or mycovirus nature of the dsRNA viruses identified in plant viromes. The OTU composition of the analyzed phytoviromes varied significantly between sampling sites but was also shown to be highly dynamic over time, with a very low proportion of OTUs consistently re-sampled in the same plant population over a 2 years period. Taken together, these exploratory studies allow a more reasoned choice of methodology for the study of plant-associated viromes and expand our knowledge of plant virus diversity especially in neglected wild plant populations, providing important references for the further viral ecology and evolution studies
Study of starch metabolism in tomato fruit by using forward and reverse genetic approaches by Jiaojiao Wang( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Starch plays a central role during fruit development and ripening. Its degradation provides energy and sugars in ripening fruits whereas its accumulation responds to environmental stresses, which suggests a buffering role. Knowledge of starch metabolism in leaves has dramatically improved, mostly through the characterization of Arabidopsis mutants (starch-less or -excessive), but only very little is known in fruits. In this study, we used both forward and reverse genetic approaches to obtain tomato mutants with starch-excess fruits.For applying forward genetics, we took advantages of the robotic platform and the large EMS mutant population of tomato (Micro-Tom, an ideal model for starch research), and performed a screen by using red fruits of nearly 3,000 individuals. Three starch-excess candidates were found and one (P17C12) could be confirmed as a homozygous mutant with a recessive starch-excess phenotype with Mendelian inheritance analysis. A large BC1F2 population was phenotyped and the starch-excess phenotype was mapped-by-sequencing. The sequence data obtained from the two bulks revealed that the mutation was likely located at the end of chromosome 1, a region that harbours 1 KO and 2 missense mutations as well as numerous mutations in non-coding regions. We decided to work with the KO, missense mutations and mutations in 5' UTR and 3' UTR first, which were a RecQ helicase 4 gene (RECQ4, Solyc01g103960), a mitochondrial carrier protein family gene (MCF, Solyc01g095510), a phospholipid-transporting ATPase gene (PTA, Solyc01g096930), a conserved peptide upstream open reading frame (CPuORF, Solyc01g105700), and a rubredoxin protein family gene (Solyc01g097910), respectively.To evaluate those mutations, we utilised different bioengineering techniques adapted to each case. We created KO or missense homozygous mutants by using CRISPR/Cas9 for RECQ4, MCF and PTA candidate genes, and homozygous mutants with insertion/deletion mutations in the 5' UTR for CPuORF, but none of them showed a starch-excess phenotype. For Rubredoxin, besides creating KO mutants and mutants with similar mutations in 3' UTR with CRISPR/Cas9, we also overexpressed Rubredoxin under the control of the 35S promoter as we found a significant increase of Rubredoxin mRNA in the 12 DAP (days after pollination) fruit of BC1F1 and S2 (P17C12), compared to the WT. The homozygous KO mutants could not grow through cotyledon stage, indicating that the lack of Rubredoxin is lethal for phototrophic plants. The mutants with mutations in 3' UTR showed no changes in starch amount or mRNA levels of rubredoxin. Then, among the transformants overexpressing Rubredoxin, some showed 100 times higher expressions levels of Rubredoxin in leaves, but showed no significant starch increase in 20DAP fruit. Finally, none of the five candidate genes checked here led to a starch-excess phenotype in fruits, implying that more investigations are required regarding fine-mapping and mining the possible candidate genes.We also attempted to obtain starch-excess mutants via reverse genetics. We selected one alpha-amylase (AMY3.2) and three beta-amylases (BAM1.2, BAM3.2 and BAM9) to create the corresponding KO mutants by CRISPR/Cas9 techniques. We obtained homozygous KO mutants of AMY3.2 and BAM9, and heterozygous KO mutants of BAM1.2 and BAM3.2 in T1 generation. The mutants of two transgenic lines lacking AMY3.2 showed lower starch content in 20 DAP fruits. While the loss of BAM9 led to poor fertilization, and reduced seed numbers and fruit size in most mutants. Furthermore, in those mutants, starch levels were remarkably high in the ripening 35 DAP fruit. Then, in the red ripe fruit, mutants contained significant more glucose than WT fruits. Those results lead us to speculate that BAM9 may play important roles both in pollen viability and starch degradation during fruit ripening
Deciphering spatio-temporal development of strawberry plant by Marc Labadie( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

In strawberry, the balance between flowering and vegetative development, including the production of stolons (elongated stems carrying the daughter plants), conditions the yield of the plant. The objective of the thesis was to better understand the developmental processes of strawberry plant, namely flowering, the vegetative development of axes and runnering, through a spatio-temporal study. Three complementary approaches have been developed on seasonal flowering varieties planted in "soilless" conditions: (1) modeling the weekly emergence of flowers, leaves and stolons by a longitudinal segmentation analysis, (2) spatio-temporal analysis of plant architecture during a seasonal production and (3) expression of key genes related to flowering. (1) Univariate multiple change-point models applied to each phenological variable were based on the assumption that phase changes were synchronous between individuals of a given variety. These models allowed to identify phases for each variety and each type of organ. Multivariate multiple changepoint models combining the three types of organ highlighted a strong structuring of strawberry development by flowering and runnering. Moreover, the varieties can be grouped into two profiles of flowering with the presence or not of a second period of flowering. Finally, the stolon emergence models show a synchronism suggesting a strong environmental effect. (2) Spatio-temporal analysis of the architecture relied on a multi-scale tree graph allowing visual representation and topological analysis of plant development. This analysis revealed early topological differences as well as different strategies of development between varieties. These differences in development partially explain the different flowering patterns. (3) Among the genes studied for their expression during the cultivation of strawberry plants, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (SOC1) appears as a marker of vegetative development and stolon emergence. An architectural approach was also initiated on the diploid strawberry. First results allowed to better specify the fate of axillary meristems. In conclusion, this work allowed to evaluate the varieties in production condition and to identify selection criteria for the development of new varieties. It has also allowed the development of new tools that can be used by breeders and experimenters
Durabilité de la résistance et mécanisme de tolérance au virus Y de la pomme de terre (PVY) chez Nicotiana tabacum by Vincent Michel( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le virus Y de la pomme de terre (PVY) est l'un des virus les plus dommageables sur tabac. Pour contrôler les épidémies de PVY, différents allèles du gène de résistance récessive va ont été introgressés dans des variétés de tabac. Ce gène récemment cloné code pour une copie du facteur d'initiation de la traduction (eIF4E-1). Toutefois, l'émergence de variants de PVY contournant va, dont des isolats nécrotiques particulièrement sévères, montre que cette résistance n'est pas toujours durable. L'objectif du travail de thèse était i) de comprendre les mécanismes génétiques modulant la durabilité de la résistance va ii) d'identifier des facteurs génétiques différents de va, contrôlant une tolérance aux symptômes de nécrose nervaire induits par certains isolats de PVY. Le phénotypage, le génotypage et l'analyse du transcriptome de 13 variétés résistantes portant va montrent que le type de mutation affectant le locus eIF4E-1 ainsi que la fonctionnalité et le niveau d'expression d'autres copies d'eIF4E impactent la durabilité de va. Nos données permettent de proposer un modèle de leurre où la surexpression de la copie eIF4E-2, sous l'effet de la délétion complète du gène eIF4E-1 et partielle du gène eIF4E-3, limiterait l'apparition de variants contournants, augmentant ainsi la durabilité de la résistance contrôlée par va. En parallèle, un gène R de type NB-LRR nommé NtTPN1 (pour Nicotiana tabacum Tolerance to PVY-induced Necrosis1) a été identifié comme étant directement impliqué dans l'absence de développement de la nécrose nervaire induite par les isolats nécrotiques de PVY. Le phénotype de tolérance au PVY conféré par NtTPN1 ouvre de nouvelles perspectives de contrôle du PVY et en particulier des isolats nécrotiques capables de contourner la résistance liée à va
Functional analysis of active DNA demethylation in tomato by Ruie Liu( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La méthylation de l'ADN génomique est l'un des principaux mécanismes épigénétiques qui conduisent à des changements stables et héréditaires de l'expression des gènes sans que cela s'accompagne de la modification de la séquence d'ADN sous-jacente. Elle fait référence à l'addition d'un groupement méthyl sur le carbone 5 des cytosines (5meC). Ces dernières années, l'étude des mécanismes régulant la mise en place et le maintien de de cette méthylation est devenu un thème de recherche importante, en raison de son rôle essentiel dans la régulation du fonctionnement du génome des plantes et des mammifères. La distribution des 5meC sur l'ensemble du génome d'un organisme, encore appelé méthylome, peut être déterminée par différentes méthodes dont le séquençage de l'ADN génomique après traitement au bisulfite de sodium (WGBS ou méthyl C séq). Chez les végétaux, la méthylation de l'ADN peut se produire dans tous les contextes de séquence incluant les motifs symétriques CG et CHG et le contexte dissymétrique CHH (H pouvant être A, T ou C). En fonction du contexte de séquence, la méthylation des cytosines est mise en place et maintenue par trois types différents d'ADN méthyltransférase. [ ] Chez la plante-modèle Arabidopsis, la déméthylation active de l'ADN joue un rôle essentiel dans l'empreinte maternelle et la déméthylation l'ADN génomique lors du développement de l'albumen, mais elles ne semblent pas jouer de rôle essentiel pendant le développement de la plante chez cette espèce. La méthylation de l'ADN génomique peut aussi être perdue après la réplication de l'ADN, lorsque les mécanismes devant assurer son maintien ne sont pas actifs. On parle alors de déméthylation passive de l'ADN génomique. [ ] En conclusion, les observations présentées dans ce travail fournissent un cadre de travail permettant d'analyser les mécanismes moléculaires responsables de la déméthylation de l'ADN se produisant pendant la maturation des fruits de tomate. Ici, nous présentons une analyse complète des conséquences d'une réduction de l'expression du gène de SlDML2 sur le trancriptome et le métabolome des fruits, tout au long de leur développement. La corrélation entre les profils d'expression de gènes réalisées lors de ce travail ( variété WVA106) et les changements de la distribution de la méthylation de l'ADN telles que décrites chez la variété Ailsa craig montre qu'en plus d'un rôle général dans la régulation des gènes directement impliqués dans plusieurs voies métaboliques, plusieurs gènes codant pour des facteurs de transcription ainsi que des régulateurs épigénétiques sont également susceptibles d'être directement contrôlés par la méthylation de leur région promotrice. Cependant, nous ne pouvions pas établir une relation stricte entre la diminution de la méthylation de l'ADN et l'induction de l'expression des gènes, car de nombreux gènes présentant une diminution du niveau de méthylation de l'ADN dans leur région promotrice pendant la maturation des fruits sauvages correspondent à des gènes normalement réprimés. Ceci suggère que la méthylation active de l'ADN serait nécessaire à leur répression pendant le processus de maturation. Ainsi la relation entre la déméthylation de l'ADN et l'expression des gènes pourrait être plus complexe et ne se limiterait pas à la simple hypothèse de départ de ce travail: la déméthylation de l'ADN est nécessaire à l'expression de gènes induits au cours de la maturation. La déméthylation active de l'ADN pourrait également être nécessaire à la répression de gènes exprimés uniquement lors des phases précoces du développement des fruits et réprimés lors du murissement
The energy cost of primary metabolism and vacuole expansion : Central to shape tomato leaf development under ammonium nutrition by Théo Poucet( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'ammonium (NH4+) est une source d'azote d'un grand intérêt dans le cadre d'une agriculture durable. Son application en champs avec des inhibiteurs de nitrification s'est montré efficace pour limiter les pertes de N par rapport à l'utilisation de nitrate (NO3-). NH4+ est un intermédiaire commun impliqué dans de nombreuses voies métaboliques. Cependant, des concentrations élevées peuvent conduire à une situation de stress chez la plante provoquant un « syndrome ammoniacal », caractérisé par une croissance réduite. Ces symptômes sont causés par la combinaison, entre autres, d'une reprogrammation métabolique, d'une perturbation de la photosynthèse, d'une dérégulation du pH et d'un déséquilibre ionique. De nombreuses études ont décrit la façon dont la plante s'adapte à la nutrition ammoniacale. Cependant, le stade de développement des organes a été souvent négligé.Pour combler cette lacune, dans le premier chapitre nous étudions comment le métabolisme s'adapte en fonction de la position des feuilles sur l'axe vertical de plants de tomates (Solanum lycopersicum) cultivées en présence de NH4+, NO3- ou NO3NH4. Nous avons disséqué la composition de la biomasse foliaire et le métabolisme grâce à une analyse complète des métabolites, ions et activités enzymatiques. Nos résultats montrent que l'ajustement métabolique du C et du N en fonction de la source d'azote était plus intense chez les feuilles âgées par rapport au plus jeunes. Surtout, nous révélons un compromis entre l'accumulation de NH4+ et l'assimilation afin de préserver les jeunes feuilles du stress ammoniacal. Par ailleurs, les plantes alimentées en NH4+ présentaient un réarrangement des squelettes carbonés impliquant un coût énergétique élevé. Nous expliquons une telle réallocation par l'action du pH-stat biochimique, pour compenser la production différentielle de protons dépendante de la forme azotée fournie.La nutrition ammoniacale peut limiter l'expansion cellulaire. Entre autres, la croissance cellulaire dépend largement de la pression interne exercée par la vacuole sur la paroi cellulaire. Cependant, l'impact du stress ammoniacal sur la vacuole a été rarement abordé. Dans le second chapitre, nous évaluons l'effet de la nutrition ammoniacale sur le développement des feuilles en se focalisant sur l'expansion et le métabolisme vacuolaire. Pour cela, nous avons suivi le développement d'une feuille depuis son apparition jusqu'à son expansion complète avec du NH4+ ou NO3- comme seule source d'azote. Nous avons d'abord mis en évidence que la réduction de l'expansion cellulaire en nutrition ammoniacal était associée à des vacuole plus petite et aussi plus acide que celles recevant du NO3-. De plus, un modèle a été construit pour prédire l'équilibre thermodynamique de différentes espèces solubles de part et d'autre du tonoplaste. Le modèle intègre les volumes subcellulaires, les gradients électrochimiques et la formation de complexe ionique dans la vacuole afin de prédire les concentrations subcellulaires des ions, acides organiques et sucres mesurée dans la feuille. De plus, ces prédictions ont été validées avec des données obtenus par fractionnement non aqueux. Finalement, l'estimation des flux de soluté dans la vacuole nous a permis de démontrer que la déficience en malate dans les cellules des feuilles nourries avec NH4+ est central dans la limitation de l'expansion vacuolaire. De plus, nous concluons que le coût énergétique du transport de soluté dans la vacuole est plus élevé sous nutrition ammoniacale en raison du gradient électrochimique plus élevé généré de part et d'autre du tonoplaste. Ce travail souligne l'importance de considérer l'état phénologique des feuilles lors de l'étude du métabolisme de l'azote. De plus, notre approche place le contrôle du pH cytosolique et l'expansion des vacuoles au centre de l'adaptation des feuilles de tomate à ce stress et ouvre la voie à de futures études dans le domaine de la nutrition ammoniacal
Molecular insights into a putative potyvirus RNA encapsidation pathway and potyvirus particles as enzyme nano-carriers by Jane Besong( )

1 edition published in 2016 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The present study intended to identify new strategies for the selective presentation of biocatalysts on the surface of viral nanoparticles with potential application in biosensor technology or protein chips. Potyviruses were chosen as model nanoscaffolds for biocatalysts. Potyviruses are the largest genus in the family Potyviridae and cause significant plant damage. They form flexible rod-shaped capsids surrounding a single stranded positive sense RNA molecule. The molecular events leading to the specific selection and encapsidation of potyviral RNA are unknown. To better exploit the potential of these viruses as nanocarriers, the first step in this study was to look into their in vivo RNA encapsidation process. Earlier studies showed that Potato virus A (PVA) coat protein (CP) interferes with viral RNA translation when provided in excess in trans and it was suggested this could occur to initiate viral RNA encapsidation. In this follow up study, we used the agroinfiltration approach for the transient expression of full length, truncated or mutated viral RNAs with wild type CP (CPwt) and showed that this inhibition is mediated by co-translational CPCP interactions occurring between two CP populations, produced in trans and in cis. Because CP inhibited translation of the entire viral genome and virus particles were formed later than during normal infection, it was assumed that the CP acted during this inhibition process to specifically recruit viral RNA for encapsidation. In line with previously published in vitro assembly studies, we propose a mechanism through which viral RNA encapsidation is initiated through co-translational CP-CP interactions. The second part of this work entailed the investigation of novel approaches for organizing biocatalysts on virus platforms. The aim was to control the display of enzymes on virus surfaces while maximizing channelling of reaction intermediates. Three strategies were tested but only one involving an antibody binding peptide, the z33 peptide from Staphylococcus aureus was successful. An 87 % occupancy of accessible sites on the potyvirus particles by the enzyme was achieved. The same strategy was used to graft potyvirus particles with two enzymes: 4- coumarate:coenzyme A ligase (4CL2) and stilbene synthase (STS), catalysing consecutive steps in resveratrol synthetic pathway or a protein chimera, generated by the genetic fusion of both enzymes. This was achieved by trapping either the monoenzymes or the protein chimera from clarified soluble E. coli cell lysates on to the surface of potyvirus particles preimmobilized in a polypropylene tube. Resveratrol was synthesized from both mono-enzymes and the protein chimera in solution and on potyvirus particles. This strategy brings together a bottom-up and top down approach for designing virus based nano-materials and offers a cost effective and efficient way to co-immobilize and purify enzymes
Etude d'un système de transition basé sur des acides gras dans les processus d'encapsulation de biomolécules : vers un nouveau modèle de cellule minimale by David Garenne( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

La compartimentation est un aspect fondamental dans la compréhension de l'apparition de la vie sur terre mais aussi dans l'élaboration de cellules minimales. Les coacervats sont capables de séquestrer de grandes quantités de molécules par diffusion depuis le milieu extérieur mais ne permettent pas d'encapsuler ces molécules à cause de l'absence de barrière physique entre le milieu intérieur et extérieur. Les vésicules quant à elles, ne permettent pas de séquestrer de grandes quantités de molécules à cause de la bicouche membranaire qui empêche la diffusion des molécules depuis le milieu extérieur. Nous avons développé une nouvelle méthode pour encapsuler des biomolécules basées sur une transition de coacervats à vésicules. Notre système basé sur des acides gras saturés à longues chaînes, peut former des coacervats pour séquestrer des biomolécules puis des vésicules en diminuant le pH pour encapsuler les molécules préalablement séquestrées. Les résultats montrent des taux d'encapsulation supérieurs à ceux obtenus par les méthodes d'encapsulation basées sur l'hydratation de films lipidiques. L'encapsulation d'enzymes ainsi que des substrats de la réaction dans les vésicules ont permis de montrer l'accomplissement de réactions enzymatiques dans ces compartiments de manière beaucoup plus rapide qu'en milieu dilué permettant de générer un bioréacteur efficace. La synthèse de protéines ainsi que l'accomplissement de voies métaboliques n'ont pas été clairement mises en évidence dans les vésicules et constituent un élément décisif dans l'élaboration d'un nouveau modèle de cellule minimale
Histoire évolutive et impact des différents processus évolutifs sur la diversité génétique de l'abricotier (Prunus armeniaca L.) by Shuo Liu( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'abricotier cultivé (Prunus armeniaca L.) appartient au genre Prunus, de la sous-famille des Prunoideae qui comprend la totalité des arbres fruitiers à noyaux de la famille des Rosaceae. Il fait partie de la section taxonomique Armeniaca (Lam.) Koch. qui se présente comme un complexe d'espèces diploïdes, inter-fertiles avec un génome d'environ 200-220 Mbp (n=8). La section Armeniaca comprend deux espèces cultivées, P. armeniaca (fruitière) et P. mume (ornementale) ; mais également cinq espèces encore disponibles à l'état sauvage en Asie Centrale et en Asie du Nord-Est, le plus souvent en altitude. Dans ce contexte, mon travail de thèse vise à mieux comprendre les différents processus de l'histoire évolutive d'une espèce fruitière pérenne et comment ceux-ci influent sur la variabilité et la structuration génétique de l'espèce cultivée. Ceci inclut son adaptation à de multiples et changeantes conditions environnementales mais également à l'action de l'Homme au travers de la domestication, de la sélection et de l'amélioration génétique et son effet sur l'architecture génomique de l'abricotier.Dans un premier temps, des études de diversité réalisées à l'aide de marqueurs moléculaires de type microsatellites ont été réalisées chez l'abricotier et ses espèces apparentées, sauvages, afin de clarifier les généalogies et révéler les processus évolutifs qui sont à l'origine de la forme cultivée, fruitière. Notre étude de phylogéographie nous a permis de détecter des groupes génétiques différenciés résultant de l'histoire climatique passée de la planète mais également d'hybridation interspécifique et de flux de gènes récurrent entre individus sauvages et domestiques. Plusieurs événements indépendants de domestication ont ainsi été mis en évidence, ils sont à l'origine de l'abricotier cultivé en Occident, en Chine et en Asie Centrale.La même approche a été utilisée dans un second temps afin de décrire la diversité et la structuration génétique de P. brigantina Vill., la seule espèce européenne de la section Armeniaca, ce qui nous a conduit à préciser sa classification dans le genre Prunus.Enfin dans la troisième partie de cette thèse, la diversité génétique a cette fois été étudiée à l'échelle du génome complet de l'abricotier. L'objectif ici était de rechercher les régions génomiques permettant de différencier les groupes domestiques, européens et chinois, des populations sauvages d'Asie Centrale. Ces zones de forte différenciation dans les génomes correspondent à des signatures de balayages sélectifs. Nous avons ainsi identifié plus de 1700 régions génomiques comme cibles probables de l'adaptation et de la domestication de l'abricotier, pour lesquelles 136 présentaient un fort degré de similarité pour tous les cultivars d'abricotiers indiquant 56 régions génomiques de domestication homologues, non-chevauchantes. Pour 48 de ces régions, nous disposons d'annotations fonctionnelles qui permettent de déterminer les gènes sous sélection et leur fonction. Il apparaît que la plupart de ces gènes sont connus pour affecter l'expression de phénotypes liés 1) à la réponse aux pathogènes et au stress abiotique, 2) à la qualité du fruit ainsi qu'au 3) contrôle moléculaire de la floraison et de la transition entre période végétative et reproductive. Ce résultat constitue un premier pas vers la compréhension des mécanismes responsables du processus de domestication chez une espèce fruitière, pérenne. Il montre que des évènements de domestication indépendants ont impliqué des régions génomiques homologues. Les travaux aÌ venir devront également permettre de préciser les cibles génétiques des processus adaptatifs chez cette espèce fruitière, pérenne, et de fournir des cibles pour les programmes d'amélioration génétique de l'abricotier dans un contexte de changements climatiques
Endoréduplication, division et expansion cellulaire : mécanismes acteurs de la croissance du fruit by Cynthia Deluche( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The transformation of the ovary wall into a fleshy pericarp involves a coordinated pattern of cell division and cell expansion. Considerable data have been reported on tomato fruit development and ripening, but the pattern of cell division, cell expansion and endoreduplication at the tomato fruit set and during fruit growth remains grossly appreciated at the whole pericarp level and many questions are not yet resolved: How are cell division and cell expansion coordinated in tomato fruit a cellular level and according to developmental time? When does endoreduplication begin in fruit tissues and what is its function? The first part of this deals with the coordination of cell division and cell expansion during the end of tomato ovary development and the beginning of fruit growth. Evidence for early differentiation of cell layers in the ovary wall and then in fruit pericarp are presented. Cell division happens mainly in the external epidermis and shows partial synchronization, whereas cell expansion happens mostly in mesocarp cell layers. Endoreduplication is initiated as soon as before anthesis. The second part of this work is devoted to RNA-seq based transcriptome profiling of pericarp nuclei which have been sorted according to four ploidy levels (4, 8, 16 and 32C). We demonstrate that the expression of most of the pericarp-expressed genes shows a proportional increase according to ploidy level, on a nuclear basis. However, a significant amount of genes has been identified as over-expressed or under-expressed according to ploidy level
Towards the identification and characterization of new regulators of fruit tissue morphology by Constance Musseau( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La taille du fruit et la morphologie des tissus du fruit sont des caractères clés définissant la qualité finale du fruit. Parmi la grande diversité de fruits observée dans la nature, la domestication et la sélection ont entrainé d'importantes modifications de la taille et de la morphologie des tissus du fruit. Jusqu'à présent, seuls quelques régulateurs génétiques ont été identifiés, et les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels la morphologie des tissus du fruit est définie restent imprécis. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse est d'identifier et de caractériser de nouveaux régulateurs impliqués dans la morphologie des tissus du fruit. Pour cela, j'ai utilisé une collection de mutants EMS de tomate comme source de diversité génétique et phénotypique et j'ai sélectionné deux mutants présentant des tendances opposées et extrêmes d'épaisseur du péricarpe. Grace à une stratégie de cartographie par séquençage, j'ai identifié une région génétique du chromosome 10, associée au phénotype péricarpe épais. J'ai également étudié le rôle de la Guanylate Binding Protein (GBP) à l'origine du phénotype péricarpe fin chez la tomate. La GBP est une grosse GTP binding protein qui n'a jamais été caractérisée chez les plantes. Afin d'approfondir l'étude de cette protéine, j'ai étudié en parallèle son rôle dans les modèles tomate et Arabidopsis" thaliana. J'ai démontré que les deux protéines homologues sont localisées dans le noyau. La mutation de la GBP chez la tomate induit de fortes altérations de la division et de l'expansion cellulaire à l'intérieur du péricarpe ainsi qu'une altération de la croissance des racines latérales chez la tomate et Arabidopsis, une caractéristique classiquement retrouvée chez les mutants altérés dans la mitose. Cette étude suggère que le GBP joue un rôle dans le contrôle précis des divisions cellulaires dans le péricarpe de tomate
Contribution du désordre intrinsèque des protéines aux fonctions impliquées dans le cycle viral et l'évolution adaptative des virus à ARN : étude appliquée au genre modèle Potyvirus by Justine Charon( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Proteins are essential actors involved in a majority of molecular and cellular processes. The features associated with the functions of these macromolecules have been recently questioned with the emergence of the intrinsic disorder concept. It defines the transitory or permanent lack of 3D structure in some proteins or regions as directly related to their functions. Among RNA viruses, the properties of disordered proteins may be linked to the ability of these microorganisms to hijack the host machinery by interacting with multiple partners, as well as to adapt to the multiple constraints they must face as obligatory parasites. This work focuses on the Potyvirus genus, which includes some of the most damaging plant pathogens studied to date. The goal of this thesis was to explore the functions associated with intrinsic disorder in the infectious cycle of this viral genus as well as in its process of adaptation. Our studies have shown that i) intrinsic disorder is ubiquitous in potyviruses; ii) intrinsically disordered regions (IDR) of some of potyviral proteins are likely to be associated with important functions for the viral cycle ; iii) IDR are generally less evolutionary constrained, suggesting an adaptive potential of these regions ; iv) predicted IDR seem to favor the appearance of mutations and therefore virus ability to accumulate genetic diversity during its evolution in natural host ; v) an experimental disorder modulation within the Viral genome-linked (VPg) protein has been demonstrated as positively correlated with the adaptive ability of the Potato virus Y to overcome the pvr23 recessive resistance in pepper
Metabolic responses of early developing sugar beet plant to heat stress by Clémence De Jaham( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Sugar beet is the second largest sugar-producing crop, with 19.6% of the sugar produced in the world between 2015 and 2016, behind sugarcane. Cultivated in temperate zones like the north of France and Belgium, it is sensitive to moderate thermal stress. Indeed, an increase of 1°C in the average temperature leads to a loss of efficiency of 29%. In the context of global warming and in order to provide farmers with varieties with better resistance to heat, an understanding of sugar beet responses to hyperthermic stress is necessary. For this, a study of physiological and metabolic responses was carried out with three hybrids: a sweet-type hybrid with 18% sugar in the root, a heavy-type hybrid with a better yield than average but with only 17% sugar in the root, and a so-called "resistant" hybrid, which has the best yield at higher temperatures. While net photosynthesis was not altered in stress conditions, more rapid growth of the rosette was observed at the young stages for all three hybrids. A modeling approach suggests that faster rosette growth counteracts the effects of hyperthermic stress on root production. This hypothesis was confirmed by the fact that the best performing hybrid had the fastest shoot growth. Hyperthermic stress caused a significant decrease in transient carbon storage in mature leaves. In developing leaves, transient storage of carbon, half as starch, was only maintained in the best performing hybrid. A calculation incorporating the carbon requirement of foliar growth suggests that this maintenance contributes significantly to the maintenance of yield in this hybrid. In addition, a putative marker of hyperthermic stress sensitivity was identified in this study. In the end, this work provides a better understanding of how sugar beet responds to the rise in temperature, thus proposing new strategies for the improvement of this species
Ingénierie de génome de bactéries minimales par des outils CRISPR/Cas9 by Iason Tsarmpopoulos( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Mycoplasmas are small pathogenic bacteria that are characterized by reduced genomes of about 1 Mbp with a low G+C content. The interest of the scientific community towards these species has been recently renewed by successful synthesis of their genome and transplantation experiments. These new genetic tools opened the way to further applications and developments for large-scale genome engineering programmes. CRISPR/Cas systems are natural systems that provide bacteria and archaea with an adaptive defense mechanism against invading nucleic acids. The CRISPR system from Streptococcus pyogenes includes an endonuclease (SpCas9) and two CRISPR RNAs (crRNA et tracrRNA) which role are to drive Cas9 to a target sequence. Target recognition depends on a specific pairing of the crRNA and the presence of a motif named protospacer adjacent motif (PAM). After recognition, Cas9 cleaves the targeted DNA. From the natural S. pyogenes system, a simplified genetic tool including Cas9 and a guide RNA (gRNA) was developed for many organisms . The first goal of my thesis was to combine the synthetic biology methods of genome cloning in yeast and back transplantation into recipient cells with a CRISPR/Cas9 tool for efficient engineering of mycoplasma genomes cloned in yeast. We succeeded in removing genes and genomic regions in three different species, Mycoplasma mycoides subsp. capri (Mmc), M. capricolum subsp. capricolum and M. pneumoniae. Then, in order to develop a system optimized for mycoplasma genome editing, we characterized a natural CRISPR/Cas9 system derived from Mycoplasma gallisepticum (Mg). Using a combination of in silico and in vivo approaches, MgCas9 PAM sequence was characterized as NNNAAAA. We then started to develop a minimal CRISPR/Cas system from M. gallisepticum for direct genome editing in mollicutes. Thus we introduced MgCas9 encoding gene in Mmc and tried to activate it with a newly designed gRNA, a chimeric molecule between the crRNA and the tracrRNA of M. gallisepticum, without success yet
 
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BFP

UMR 1332

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