Les analyses transcriptomiques contribuent à la compréhension des fonctions du génome des organismes non modèles comme les conifères, qui ont une importance économique et écologique au Canada. La majorité des études transcriptomiques sur les conifères ont abordé des questions biologiques spécifiques, en se penchant tout particulièrement sur les gènes différentiellement exprimés entre les stades de développement et les conditions biologiques. Ces études sont faites à partir d’un nombre limité de tissus. Notre étude avait des objectifs plus fondamentaux qui étaient d’étudier la structure, la dynamique et l’évolution du transcriptome chez les conifères. Nous avons mené deux études d’expression pour comparer différents tissus (études sur plusieurs tissus), une dont le but était de comparer des espèces et une autre pour analyser la variation temporelle de l’expression de gènes d’un type de tissu au cours d’une saison de croissance. Les données d’expression ont été générées grâce à la méthode d’hybridation utilisant des puces à ADN. Nous avons construit la première puce à oligonucléotide pour les conifères. Comparée aux puces à ADNc utilisées dans d’autres études, notre puce a une plus large couverture du génome avec près de 24 000 gènes de l’épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss.). L’analyse sur plusieurs espèces a montré la conservation des profils d’expression préférentiels aux tissus vasculaires entre des espèces d’épinettes. Nous avons créé la première base de données d’expression tissulaire chez les conifères. Cette base de données, appelée PiceaGenExpress, est issue d’une analyse sur plusieurs tissus qui se base sur des données semi-quantitatives. Pour une autre étude sur plusieurs tissus, nous avons analysé des données quantitatives. Ces analyses ont permis de mettre en évidence l’organisation modulaire du transcriptome et de construire un réseau transcriptionnel du xylème. Dans ce réseau, PgNAC-7 est le gène le mieux connecté et préférentiellement exprimé pendant la formation du bois initial, indiquant ainsi son rôle variable dans le temps. Nos résultats constituent une base des connaissances qui permettent des études sur des sujets indépendants par d’autres auteurs. Nos découvertes sont aussi une base pour le développement de marqueurs pour la sélection génétique des conifères dans une perspective de conservation et d’amélioration. / Transcriptome analyses contribute to the understanding of genome function in non-model organisms such as conifers trees, which are of economic and ecological importance in Canada. Most transcriptome profiling experiments in conifers have addressed specific biological questions, focusing on differential expressed genes between developmental stages or biological conditions and have analysed only a few different tissue types at a time. Our study had more fundamental goals which were to investigate transcriptome structure, dynamics and evolution in conifers. We conducted two gene expression studies comparing different tissues (multi-tissue analysis), as well as an analysis comparing species and another that monitored changes over the course of a growth season within a tissue type. Expression data were generated from microarray hybridizations. We developed the first oligonucleotide microarray in conifers. Compared to the cDNA-based microarrays used in previous studies, it has broader genome coverage with about 24 000 white spruce (Picea glauca [Moench] Voss.) genes. Analysis across species revealed the conservation of vascular tissue preferential expression patterns between spruce species. We built the first gene expression database of tissues in conifers. This database, called PiceaGenExpress, comes from a multi-tissue analysis based on semi-quantitative data. A separate multi-tissue analysis used quantitative data, highlighted the modular organization of transcriptome and, lead to the construction of a xylem transcriptional network. The gene PgNAC-7 was the most connected gene in the network and was preferentially expressed during earlywood formation indicating that its role is temporally variable. Ours results represent a knowledge foundation which has enabled research on several independent topics by other researchers. Our findings are also a basis for the development of genetic selection markers for conifer tree breeding and conservation.

Le développement de nouvelles techniques a accéléré l'exploration structurale et fonctionnelle des génomes des conifères et contribué à l’étude de leur physiologie et leur adaptation aux conditions environnementales. Cette thèse s’intéresse à l’évolution des gènes chez les conifères et (i) fait le point sur les facteurs génomiques qui ont influencé la structure des gènes et (ii) analyse une grande famille de gènes impliqués dans la tolérance à la sécheresse, les déhydrines. Notre étude de la structure génique s’est fait à partir de diverses séquences de l’épinette blanche (Picea glauca [Moench] Voss) provenant de clones BAC, de l'assemblage du génome et de l’espace génique obtenu à partir de la technologie de «sequence capture». Par le biais d’analyses comparatives, nous avons observé que les conifères présentent plus de séquences introniques par gène que la plupart des plantes à fleurs (angiospermes) et que la longueur moyenne des introns n'était pas directement corrélée à la taille du génome. Nous avons constaté que les éléments répétitifs qui sont responsables de la très grande taille des génomes des conifères affectent également l'évolution des exons et des introns. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons entrepris la première analyse exhaustive de la famille des gènes des déhydrines chez les conifères. Les analyses phylogénétiques ont indiqué l'apparition d'une série de duplications de gènes dont une duplication qui a provoqué l'expansion de la famille génique spécifiquement au sein du genre Picea. L’analyse démontre que les déhydrines ont une structure modulaire et présentent chez les conifères des agencements variés de différents motifs d'acides aminés. Ces structures sont particulièrement diverses chez l'épinette et sont associées à différents patrons d'expression en réponse à la sècheresse. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent que l'évolution de la structure génique est dynamique chez les conifères alors que l'évolution des chromosomes est largement reconnue comme étant lente chez ceux-ci. Ils indiquent aussi que l'expansion et la diversification des familles de gènes liés à l'adaptation, comme les déhydrines, pourraient conférer de la plasticité phénotypique permettant de répondre aux changements environnementaux au cours du long cycle de vie qui est typique de plusieurs conifères. / Technical advances have accelerated the structural and functional exploration of conifer genomes and opened up new approaches to study their physiology and adaptation to environmental conditions. This thesis focuses on the evolution of conifer genes and explores (i) the genomic factors that have impacted the evolution of gene structure and (ii) the evolution of a large gene family involved in drought tolerance, the dehydrins. The analysis of gene structure was based on white spruce (Picea glauca [Moench] Voss) sequence data from BAC clones, the genome assembly and the gene space obtained from sequence capture. Through comparative analyses, we found that conifers presented more intronic sequence per gene than most flowering plants (angiosperms) and that the average intron length was not directly correlated to genome size. We found that repetitive elements, which are responsible for the very large size of conifer genomes, also affect the evolution of exons and introns. In the second part of the thesis, we undertook the first exhaustive analysis of the dehydrin gene family in conifers. The phylogenetic analyses indicated the occurrence of a series of gene duplications in conifers and a major lineage duplication, which caused the expansion of the dehydrin family in the genus Picea. Conifer dehydrins have an array of modular amino acid structures, and in spruce, these structures are particularly diverse and are associated with different expression patterns in response to dehydration stress. Taken together, our findings suggest that the evolution of gene structure is dynamic in conifers, which contrast with a widely accepted slow rate of chromosome evolution. They further indicate that the expansion and diversification of adaptation-related genes, like the dehydrins in spruce, may confer the phenotypic plasticity to respond to the environmental changes during their long life span.