Baptiste Imbert

Résumé

L'insertion des légumineuses à graines dans les systèmes agricoles est un enjeu majeur de la transition alimentaire et écologique actuelle. En effet, ces cultures utilisent peu d'engrais azotés et sont une source durable de protéines. Cependant, le pois, la féverole et la lentille sont affectés par de nombreux stress biotiques et abiotiques impactant directement leur production, en particulier dans les systèmes agroécologiques. De nombreuses données sur la tolérance aux stress ont d'abord été acquises sur les espèces légumineuses modèles. La démocratisation des technologies de séquençage et la baisse des coûts ont permis le développement de ressources en génétique, génomique et autres -omiques chez les légumineuses cultivées. Il est aujourd'hui indispensable de créer des outils visant à faciliter la comparaison et l'intégration des données hétérogènes acquises et le transfert de connaissances entre espèces, modèles ou cultivées. L'objectif de ma thèse a été de créer une base de données de type graphe, permettant (i) de croiser et d'interroger les données génétiques et -omiques disponibles, de manière intelligente et efficiente, au sein et entre des espèces cibles et (ii) d'explorer sur des cas concrets le potentiel de la recherche translationnelle et ses limites pour le transfert de connaissances entre espèces. Dans un premier temps, un pipeline nommé Ortho_KB a été conçu pour intégrer les données hétérogènes disponibles chez différentes espèces (données génomiques, génétiques, transcriptomiques, annotation fonctionnelle des gènes, homologie et synténie). La base de données graphe OrthoLegKB, issue d'Ortho_KB et dédiée aux légumineuses, a été ensuite créée. Des données de génomique comparative entre les espèces considérées ont été générées par la détection des gènes orthologues et des régions synténiques entre leurs chromosomes. Un corpus de données a été constitué à partir de la littérature et des données disponibles dans l'équipe. L'ensemble de ces données a été annoté avec des ontologies, permettant l'utilisation d'un vocabulaire contrôlé et commun pour les différentes espèces. OrthoLegKB a été testée pour vérifier la conservation d'un gène régulateur de la floraison. Dans un second temps, OrthoLegKB a été exploitée pour étudier la tolérance au gel chez les légumineuses des régions tempérées. Les résultats d'une GWAS nouvellement acquise sur la féverole, et des requêtes sur les données disponibles sur ce trait ont montré une forte synténie des régions contrôlant ce trait au sein du sous-groupe des Fabeae. Ces régions incluent des gènes candidats supportés par des données d'expression différentielle en conditions de basses températures. De plus, OrthoLegKB a permis de révéler des régions génomiques associées simultanément à la tolérance au gel et à différents traits morphologiques. Pour conclure, ma thèse a (i) produit un outil pour la recherche translationnelle sur les légumineuses, OrthoLegKB, et (ii) fourni des preuves que cet outil est applicable pour identifier des gènes candidats multi-espèces de traits d'intérêt pour l'amélioration variétale. Ortho(Leg)KB a été utilisé pour d'autres caractères, au travers de collaborations initiées dans des projets de recherche; il a été présenté à différents publics lors de conférences, réunions de travail ou formations. Les perspectives de ce travail sont d'élargir le champ des études pour couvrir de nouveaux traits et de continuer à développer Ortho_KB pour améliorer son utilisation et sa diffusion.

Jury:

- Anne-Françoise Adam-Blondon, Directrice de Recherche, INRAE de Versailles
- Pierre Larmande, Directeur de Recherche, IRD de Montpellier
- Sylvain Jeandroz, Professeur, Institut Agro de Dijon
- Jérôme Salse, Directeur de Recherche, INRAE de Clermont-Ferrand
- Valérie Geffroy, Directrice de Recherche, INRAE de Paris-Saclay
- Marie-Angélique Laporte, Chercheuse, Bioversity International, Montpellier

- Nadim Tayeh, Chargé de Recherche, INRAE de Dijon (co-directeur de thèse)
- Judith Burstin, Directrice de Recherche, INRAE de Dijon (directrice de thèse)

soutenance en visioconférence sur Zoom au lien suivant : https://inrae-fr.zoom.us/j/7225438774?pwd=sY1WvCFRAUn7gLCQxpY9OfQT1kL9vR.1&omn=93514285931 (mot de passe d'accès : Th3s31812!).