No description available.

Une bonne gestion de l'azote (N) permet de limiter les risques environnementaux tout en maximisant la productivité du blé panifiable. Trois méthodes diagnostiques [l'indice de nutrition azoté (INA), le lecteur de chlorophylle (SPAD-502) et le test de nitrate (N-NO3) du sol] ont donc été évaluées. Des essais de fertilisation (0 à 200 kg N ha"1) se sont déroulés dans trois régions du Québec (Lanaudière, Montérégie et St-Jean-sur-Richelieu) en 2004 et en 2005. L'étude a permis de déterminer une courbe de teneur critique en N (Ncr = 40,37 MS"0'60) exprimée en fonction de la biomasse aérienne (MS). Cette courbe était différente de celle établie par Justes et coll. (1994) en France. L'INA, calculé à partir des valeurs Ncr, était relié au rendement relatif par une relation linéaire plateau décrivant trois classes de nutrition azotée : INA< 0,77 : rendement maximal non atteint; 0,77 < INA < 1 : réponse variable; INA > 1 : rendement maximal atteint. L'indice de chlorophylle absolu était relié positivement à l'INA, mais cette relation variait selon le site. Les valeurs normalisées de chlorophylle n'ont pas été étudiées, car des conditions de saturation en azote n'ont pu être maintenu dans les parcelles de saturation. La dose d'azote économiquement optimale (Nop) en post-levée était reliée à la teneur en nitrate (N-NO3) dans les sols mesurée avant la montaison [Nop = 92,4 - 3,18(N-N03)]. L'intégration de ces outils à la régie du blé panifiable pourrait permettre d'optimiser l'utilisation de l'azote

La tolérance au froid est une propriété importante pour la survie des plantes dans les régions nordiques. Plusieurs études montrent que des gènes inductibles collectivement par le froid sont impliqués dans l'adaptation à la croissance à basse température et à l'amélioration de la tolérance au gel du blé. La caractérisation des gènes COR (gènes régulés par le froid) nous renseigne sur leurs fonctions dans l'acclimatation au froid. Les facteurs CBF (C-repeat Binding Factor) jouent un rôle important dans la régulation de l'expression de gènes par le froid. Plus de 25 différents facteurs CBF ont été identifiés chez le blé, classifiés en 10 groupes avec une origine phylogénétique commune et des caractéristiques structurales différentes. Une des hypothèses émises pour expliquer le nombre élevé de gènes CBF chez le blé est qu'il existe une spécialisation au niveau de leur expression tissulaire et cellulaire. Afin de répondre à cette possibilité, nous avons utilisé la technique sensible d'hybridation in situ pour examiner la distribution de l'expression des gènes CBF durant un traitement au froid. Des expériences préliminaires avec les gènes contrôles LTP (Lipid Transfer Protein) et Srub (Small subunit rubisco) ont permis d'optimiser la technique et de détecter l'expression de ces gènes dans les tissus appropriés. L'observation de Srub a aussi montré que les variations d'expression dépendaient du développement du tissu. La localisation du gène TaCBFIVd-B4 montre qu'il est exprimé dans les tissus vasculaires de feuilles, de coléoptiles et de collet chez les plantes exposées à 4°C tandis qu'il est présent seulement dans les tissus vasculaires de collet chez des plantes contrôles exposées à 20°C. Une augmentation d'expression a été observée particulièrement dans les cellules du mésophylle de feuilles matures à 4°C comparativement aux plantes à 20°C. La localisation des autres gènes CBF par hybridation in situ permettra de connaître leurs distributions et d'assigner des rôles spécifiques ou synergiques pour certains CBF dans le développement de la tolérance au froid d'un tissu où type cellulaire donné. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Facteur de transcription, CBF, Tolérance au froid, Hybridation in situ, Optimisation.

Au cours de l'évolution, les espèces vivantes ont dû s'adapter à leur environnement externe afin de pouvoir vivre face aux différents stimuli. De la bactérie jusqu'à l'humain, les organismes qui avaient un avantage évolutif ont pu survivre et assurer la survie de leur espèce. Les plantes sont constamment soumises à des conditions de stress environnementaux qui mettent en péril leur croissance et leur développement. Les basses températures sont parmi ces stress et ils ont un impact économique important au Canada sur les cultures céréalières. Le blé s'acclimate au froid et différents cultivars ont une tolérance au gel variable. Les cultivars de blé d'hiver ont la capacité de résister à une baisse de température allant jusqu'à -27 °C contrairement aux cultivars de printemps. Les gènes modulés par le froid (COR) et leurs régulateurs CBF (Cis repeat Binding Factor) sont des gènes à la base de cette différence de tolérance. Les génotypes de blé qui accumulent le plus les transcrits de CBF1 montrent une plus grande tolérance au froid. Les bases moléculaires expliquant les différences d'expression de CBF sont inconnus. Cela peut être dû à des modifications post-transcriptionelles ou une plus grande stabilité des transcrits. Cette stabilité peut être due aux protéines liant l'ARN. Ces dernières contrôlent aussi plusieurs aspects du métabolisme de l'ARN comme la maturation de ses extrémités, l'épissage, le transport, la localisation et l'efficacité de la traduction. Afin de comprendre le rôle de ces protéines dans la régulation de l'ARN cible, nous avons isolé et séquencé 4 gènes dont leurs protéines contiennent le motif RRM et des domaines auxiliaires riches en glycine. Plusieurs protéines contenant ces domaines auxiliaires sont régulés de façon circadienne tout comme les CBF. L'analyse d'expression démontre que le gène TaGr-rbp était exprimé au cours de l'acclimatation au froid, d'un choc thermique et de stress salin. Un anticorps polyclonal a été obtenu contre la protéine recombinante TaGR-RBP. L'immunobuvardage montre une accumulation jusqu'à 98 jours d'acclimatation chez les cultivars de blé Manitou et Norstar. Le gène a été localisé sur le chromosome 5 du génome du blé. Ce chromosome est reconnu comme porteur de plusieurs gènes impliqués lors de la régulation de la tolérance au gel. Des tests de liaison montrent une intéraction entre la protéine TaGR-RBP et le transcrit de CBF1. L'analyse phylogénique a permis de classifier les gènes isolés du blé dans le sous-groupe des protéines liant l'ARN riche en glycine. Des études de fonction pour surexprimer le gène TaGr-rbp chez les plantes transgéniques sont présentement en cours afin de déterminer la fonction. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Blé, Acclimatation au froid, Stress abiotiques, Protéine liant l'ARN, Protéine riche en glycine.

La bioinformatique constitue un outil de choix dans l'étude des plantes. Lorsqu'utilisées efficacement, la gestion ainsi que l'analyse informatique des données biologiques permettent de réduire considérablement la durée des expériences ainsi que les coûts liés à la recherche tout en élargissant le spectre d'analyses pouvant être effectuées. L'objectif de cette recherche est de définir un protocole efficace utilisant les outils actuels et mettant en oeuvre de nouvelles approches, dans le but de faire le prétraitement, le clustering et l'assemblage d'un ensemble d'EST. Ce mémoire traite des algorithmes et des techniques informatiques utilisés dans l'étude de l'expression différentielle à partir des EST. Les particularités du projet de FGAS sont présentées et une attention particulière est portée sur la manière dont les résultats ont été analysés. À travers la classification en sous-groupes fonctionnels et de l'analyse différentielle digitale, l'identification des gènes potentiellement impliqués dans le phénomène d'acclimatation du blé au froid est effectuée. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bioinformatique, Clustering, Assemblage, Expressed Sequence Tags, Tolérance au froid.

Pendant leur cycle de vie, les plantes sont exposées aux différents stress abiotiques tels que les basses températures, la sécheresse et les grandes concentrations de sel dans le sol. Ces facteurs sont connus pour changer le métabolisme des plantes et l'expression des gènes. L'étude de certains de ces gènes régulés par le froid ainsi que les facteurs de transcription avec lesquels ils interagissent ont permis de révéler que le sous-groupe de gènes CBF, appartenant à la famille de facteurs de transcription AP2, joue un rôle central dans la régulation de l'expression des gènes au froid. Bien que plusieurs études aient permis de montrer le potentiel de ces facteurs dans l'amélioration de la tolérance aux stress, nos connaissances restent minimes sur cette famille de gène. Avec le but à long terme de comprendre les fonctions des différents membres de cette famille dans le blé, nous avons initier cet étude afin d'identifier tous les gènes CBF de blé (TaCBF) et de caractériser leurs profils d'expression sous divers stress abiotiques. En utilisant des criblages de banques de ADNc de blé, des recherches dans des banques de données et des amplifications par PCR, 35 ADNc de CBF ont été identifiés chez le blé hexaploide. Les profils d'expression (northern et RT-PCR) ont révélé que la plupart des gènes TaCBF sont induits au froid et sont exprimés plus fortement chez le génotype d'hiver comparativement aux génotypes de printemps. L'analyse phylogénétique révèle que le blé contient au moins 15 gènes CBF différents comparé aux 10 gènes présents chez le riz et 6 chez Arabidopsis. Le plus grand nombre de gènes contenus dans le blé peut être responsable de sa plus grande tolérance au gel. La compréhension de la fonction et de l'évolution de cette famille multigénique chez le blé aidera à fournir les bases pour des stratégies d'ingénierie qui mèneront à des plantes ayant une plus grande tolérance aux stress. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Blé hexaploide, Acclimatation au froid, Facteurs de transcription AP2, CBF.

L'acclimatation au froid chez les plantes est un processus dynamique qui nécessite un apport énergétique indispensable à l'induction de la tolérance au gel. Cette énergie est fournie par l'augmentation de la capacité photosynthétique durant l'acclimatation au froid à la suite d'une reprogrammation globale des enzymes photosynthétiques et respiratoires. Par ailleurs, des études ont déjà démontré une augmentation de biomasse chez les variétés de blé d'hiver et de printemps, en réponse au froid et à une concentration élevée de CO₂. Afin d'élucider le mécanisme impliqué dans la régulation énergétique durant l'acclimatation au froid et le rôle d'une concentration élevée de CO₂, nous avons entrepris d'étudier l'implication de plusieurs enzymes clés de la photosynthèse et de la respiration, en réponse aux basses températures durant la croissance chez deux variétés de blé : Norstar, une variété d'hiver et Katepwa, une variété de printemps. Parmi les enzymes régulées à la hausse, on a identifié la cytochrome c oxydase (COX II), une enzyme clé impliquée dans la synthèse d'ATP an niveau de la mitochondrie. Nos résultats ont révélé qu'en réponse au froid, la teneur en protéines solubles totales a augmenté de 39% et 83% respectivement chez Katepwa et Norstar après 30 jours. Au cours de l'acclimatation au froid (4°C), on observe une forte accumulation des protéines COX II chez Norstar (très tolérant au gel) et une faible accumulation de ces protéines chez Katepwa (sensible au gel). Nos résultats ont aussi montré une augmentation de l'activité cytochrome c oxydase chez les 2 variétés. En effet, on observe une hausse de 1,5 fois chez les plantes Norstar acclimatées au froid comparativement à leur témoin (20°C), alors que cette hausse est de 40% chez Katepwa. Ces données montrent qu'il existe une corrélation entre la tolérance au froid et l'accumulation des protéines COX II. Par ailleurs, une exposition des plantes de Norstar à une concentration élevée de CO₂ (770 ppm) durant 80 heures entraîne une réduction de l'activité cytochrome c oxydase de 20% chez les plantes non acclimatées et de 50% chez les plantes acclimatées au froid. Cependant, une exposition chronique des plantes de Norstar à une concentration élevée de CO₂ entraîne une hausse de l'activité cytochrome c oxydase de 40% chez les non acclimatées et 50% chez les acclimatées. Chez Katepwa, cette hausse est de 30% aussi bien chez les plantes acclimatées au froid que chez les plantes non acclimatées. En réponse à une concentration élevée de CO₂, la cytochrome c oxydase s'exprime de manière différentielle entre les deux variétés de blés étudiées. En conclusion, la cytochrome c oxydase est régulée par le CO₂ et le froid chez le blé et intervient probablement dans la tolérance au CO₂. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cytochrome c oxydase, acclimatation, CO₂, froid, Triticum aestivum L.

Les microARNs sont de petits ARNs qui participent à la régulation de l'expression génique dans les organismes vivants. Depuis l'apparition des nouvelles techniques de séquençage à haut débit, leur identification et caractérisation dans les espèces animales et végétales font partie des défis actuels de la bioinformatique. Dans ce mémoire nous abordons ce problème en recherchant les microARNs exprimés chez le blé sous une dizaine de conditions environnementales différentes. Contrairement aux études antérieures similaires dans d'autres organismes, des difficultés additionnelles se sont ajoutées, associées à la partialité du génome du blé disponible, la multitude de conditions expérimentales et le peu de microARNs connus retrouvés par prédiction. Une nouvelle approche, employant une double validation par deux algorithmes de prédiction, a permis d'identifier plus de 3862 microARNs potentiels chez le blé ainsi que leurs gènes cibles. Parmi eux, 206 sont différentiellement exprimés entre les conditions expérimentales. Ces microARNs ont été répartis en 1222 familles en fonction des paramètres de leur similarité intra et intergroupe déduite des microARNs connus de mirBase. Pour minimiser le nombre de faux positifs, nous avons développé une méthode d'apprentissage machine (miRdup) pour valider la position des microARNs séquencés sur son pré-microARN en estimant plusieurs caractéristiques associées à ces petits ARNs. Ce dernier nous a permis d'établir 1016 microARNs avec un haut score de prédiction (502 familles). Pour chacun des microARNs prédits, en exploitant les données de leurs niveaux d'expression et l'identification des gènes ciblés, nous avons décrypté leurs rôles dans les différentes conditions expérimentales imposées au blé. Plusieurs microARNs sont en cours de validation expérimentale. Par ailleurs, pour faciliter l'implémentation de cette plateforme, nous avons intégré le pipeline de recherche conçu au cours de ce mémoire dans le logiciel Armadillo. Ce dernier permettra à l'avenir de faciliter la reproduction d'une telle étude chez d'autres plantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : microARNS, prédiction, séquençage haut débit, blé, apprentissage machine.

La floraison, une des étapes cruciales du cycle de vie des plantes, est influencée par les facteurs environnementaux tels que la température et la durée d'ensoleillement. La majorité des espèces végétales évoluant en zones tempérées ont fort avantageusement développé des mécanismes d'adaptation leur permettant de mieux synchroniser leur développement en condition de basses températures et de courte durée d'ensoleillement. En réponse au stress causé par une longue exposition aux basses températures, les plantes induisent un processus nommé vernalisation qui consiste à induire une floraison précoce chez les plantes sensibles. Cette capacité à promouvoir la floraison peut également être acquise selon la sensibilité de chaque plante par une longue ou courte exposition de lumière (photopériode). Ces mécanismes d'adaptation favorisent une floraison au moment opportun et assurent une bonne reproduction. Chez Arabidopsis, des analyses génétiques et moléculaires ont démontré que l'expression de nombreux gènes était modulée en réponse aux variations de basses températures et de lumière afin de bien synchroniser la transition florale. La plupart des gènes ayant un rôle majeur dans la régulation de la floraison en réponse aux variations de températures et de lumière code pour des protéines conservées chez les eucaryotes et impliquées dans divers aspects du développement et la reproduction des espèces: les facteurs de transcription de type MADS-box. D'ailleurs, toutes les voies de régulation de la floraison chez Arabidopsis convergent vers un répresseur central, le gène FLC (Flowering locus C) qui code pour un facteur de transcription de type MADS-box. Chez les céréales, aucun homologue de FLC n'est, à ce jour, identifié et très peu de gènes MADS-box ont une fonction connue. Afin de pousser la caractérisation des gènes MADS-box chez les céréales et d'élucider leurs rôles lors de la régulation de la floraison, l'identification de cette famille de gènes a été entreprise chez le blé. Le blé hexaploïde a été choisi comme modèle d'étude à cause de sa grande variabilité de réponses face aux stress, ce qui lui confère une grande résistance et aptitude à pousser dans des zones où le climat et les saisons sont variables. De plus. il est plus intéressant au niveau agronomique, nutritif et économique qu'Arabidopsis. Par contre, ce choix s'accompagne d'un grand défi du fait de la taille et de la complexité du génome du blé. mais également des caractéristiques structurales et évolutives de la famille de gènes MADS-box. Pour ces raisons, une approche génomique combinant des outils bioinformatiques et des études moléculaires a été utilisée. L'identification d'ADNc de MADS-box chez le blé hexaploïde, par recherche de bases de données, par PCR ou criblage de banques, montre que plus d'une cinquantaine de facteurs MADS-box sont codés par ses génomes. En général, ces facteurs présentent une grande conservation de structures et de fonctions durant l'évolution chez les angiospermes. Une analyse moléculaire sommaire de membres de la famille MADS-box, en réponse à la vernalisation et à la photopériode, a permis d'identifier et d'associer un de ces facteurs, nommé TaVRT-2, à la régulation de la floraison. En réponse à la vernalisation, l'ARNm de TaVRT-2 s'accumule seulement durant la phase végétative du blé d'hiver et ce profil est inversement proportionnel à celui du gène majeur de vernalisation VRNl/TaVRT-l. Ce résultat suggérait que TaVRT-2 pouvait retarder la transition florale en réprimant l'expression de TaVRT-l ou bien que Ta VRT-I induisait la floraison après la répression de TaVRT-2. Or, les études génétiques indiquaient que l'accumulation de TaVRT-l était un des événements les plus tardifs dans l'induction de la floraison. De plus, les études d'interactions protéiques indiquent que TaVRT-2 est capable de former des hétérodimères, surtout avec TaVRT-l. Enfin, la présence au niveau de son promoteur d'un élément cis spécifique au MADS-box suggérait plutôt que TaVRT-2 régule négativement l'expression de TaVRT-l. Toutes ces données soutenaient l'hypothèse que TaVRT-2 est un régulateur négatif de TaVRT-l et donc de la transition florale chez le blé. Grâce à des études de liaisons in vitro et par expression transitoire in vivo, il est démontré que la protéine TaVRT-2 réprime la transcription du gène TaVRT-l en se liant directement sur le promoteur et probablement en recrutant d'autres facteurs importants. Des études chez des plantes transgéniques confirment que TaVRT-2 est capable de retarder la floraison et qu'il est impliqué dans la voie autonome de régulation de la floraison. Le clonage des gènes MADS-box de blé a permis de voir que les acteurs majeurs impliqués dans la régulation de la vernalisation sont différents entre espèces monocotylédones et dicotylédones. En ce sens, l'identification de TaVRT-2 constitue une contribution importante dans l'étude des mécanismes de régulation de la floraison. L'implication de TaVRT-2 dans les voies de régulation de la floraison (vernalisation, photopériode et autonome) démontre qu'il est un répresseur central de la floraison chez les céréales à l'instar de FLC chez Arabidopsis. Ces résultats montrent à quel point une meilleure compréhension des mécanismes d'adaptation des plantes face aux changements environnementaux peut contribuer à une bonne synchronisation de la floraison et du développement chez les céréales. En perspective, cette étude offre des avenues intéressantes sur le plan de l'amélioration des stratégies agricultrices et de l'augmentation de la productivité céréalière. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Blé hexaploïde, Facteurs de transcription, MADS-box, Floraison, Vernalisation, Photopériode.

L'influence de la variété de blé sur la qualité du pain de blé entier a été évaluée. L'objectif ultime était de vérifier l'effet de la composition des fibres alimentaires de quatre variétés de blé du Québec (Brio, Pollet, Barrie et Celtic) sur la qualité du pain de blé entier. Les paramètres étudiés incluaient le volume du pain et la teneur en fibres alimentaires solubles et insolubles (hémicelluloses, cellulose et lignine) des grains, des fractions de mouture (farine blanche, remoulages, son) et du pain blanc ou de blé entier. La variété de blé affectait beaucoup plus le volume du pain de blé entier que celui du pain blanc; cependant, ces différences n'étaient pas causées par la teneur en fibres alimentaires des farines de blé entier. Si le son de blé était très friable ou s'il absorbait peu d'eau, le pain de blé entier était peu volumineux. La teneur en amidon résistant et, dans une moindre mesure, en fibres insolubles de la farine augmentait à la suite de la cuisson du pain.