Impact of abiotic and biotic stresses on the regulation of genes, transposable elements, and the methylome: insights from the apple–aphid interaction

Soutenance de thèse
 16/10/2026
 14:00:00
 Ronan Dadole, GQE
 IPS2 - Amphithéâtre - Bâtiment 630, Avenue des Sciences - 91 Gif-sur-Yvette

Thèse dirigée par Amandine Cornille et co-encadré par Natalia Conde e Silva.

Résumé

Comprendre comment les pressions environnementales et la domestication des cultures façonnent les réponses des plantes aux stress abiotiques et biotiques est une question centrale en biologie évolutive. Mon projet de thèse s’est composé de trois chapitres principaux pour évaluer les bases génomiques, transcriptomiques et épigénomiques de l’adaptation aux stress et de l’impact de la domestication chez le pommier sauvage (Malus sylvestris, M. orientalis, M. sieversii) et cultivé (M. domestica), ainsi que chez leur principal ravageur en Europe, le puceron cendré du pommier (Dysaphis plantaginea).

Dans le Chapitre 1, j’ai étudié comment la plasticité phénotypique, l’adaptation locale et la domestication interagissent pour façonner les réponses au climat chez les populations de pommiers sauvages et cultivés. En utilisant 1 249 jeunes plants cultivés sous quatre climats européens simulés, du séquençage ARN sur 96 individus et des analyses d’association génome-environnement (GEA), nous avons montré que le climat est le principal moteur de la variation phénotypique et transcriptionnelle. Nous avons identifié 344 gènes répondant au climat de manière conservée sous une forte sélection purificatrice, tandis que l’adaptation locale repose sur 217 loci spécifiques aux populations. Nous avons montré que la plasticité conservée constitue la réponse moléculaire majeure au climat, et que la domestication a remanié la diversité génomique sans altérer ce programme central.

Dans le Chapitre 2, j’ai étudié comment la domestication a modifié les réponses du pommier à l’infestation par le puceron cendré et façonné les dynamiques coévolutives hôte-ravageur. En combinant suivis phénotypiques et démographiques, transcriptomique double-espèce, réseaux de coexpression et détection de traces de sélection, nous avons montré que la domestication a profondément remanié la régulation des défenses. Les pommiers cultivés présentent une reprogrammation transcriptionnelle inductible massive associée à une plus grande sensibilité au puceron, tandis que les populations sauvages réduisent la valeur sélective de l’insecte avec de faibles perturbations transcriptionnelles. L’analyse couplée des réseaux d’expression a également identifié des modules d’interaction coévolutifs reliant gènes de défense de l’hôte et gènes du ravageur sous sélection adaptative.

Dans le Chapitre 3, je cherche à comprendre dans quelle mesure la domestication a impacté le transcriptome, le méthylome et la dynamique des éléments transposables (ET) du pommier en réponse au stress biotique, via le séquençage long-read Oxford Nanopore (ONT) et Illumina. Plus précisément, nous évaluons comment la domestication a remanié la régulation de l’expression génique et de la méthylation de l’ADN sous infestation par le puceron, ainsi que l’évolution des polymorphismes d’insertion d’ET (TIP) au cours de la domestication. J’ai développé un pipeline bioinformatique dédié au long-read. Je présente des résultats préliminaires de comparaison du séquençage ONT par rapport à l’Enzymatic Methyl-seq (EM-seq), qui ont montré une couverture génomique supérieure et une forte corrélation des taux de méthylation pour ONT (sauf en contexte CHH), tout en révélant que le choix du modèle de basecalling affecte de manière critique la précision. Des analyses complémentaires sont en cours pour intégrer pleinement la reprogrammation transcriptomique, les régions différentiellement méthylées (DMR) et les déplacements de TIPs chez les greffons sauvages et cultivés.

Les résultats de ce projet de thèse apportent des informations pour comprendre comment les interactions complexes entre régulation génique, marques épigénétiques et dynamique des ET régissent la réponse des plantes pérennes aux pressions abiotiques et biotiques. Nous fournissons également des cadres multi-omiques inédits et des connaissances clés pour comprendre l’adaptation des cultures et leur résilience face aux changements globaux.

Composition du jury

• Raphaël MORILLON, Directeur de recherche, CIRAD - Université de Montpellier, Rapporteur
• Yves VIGOUROUX, Directeur de recherche, IRD - Université de Montpellier, Rapporteur
• Jacqui SHYKOFF, Directrice de recherche, CNRS - Université Paris-Saclay, Examinatrice
• Jean-Christophe SIMON, Directeur de recherche, INRAE Rennes - Université de Rennes, Examinateur

Pour assister à la soutenance en visioconférence : https://webinaire.numerique.gouv.fr/meeting/signin/invite/89461/hash/0a7ded5e62d47bd196bc4dbd9416fd0623de3584