Dans le domaine des plantes, la formation de la fleur a été un pas crucial dans la capacité des végétaux à coloniser une grande diversité de niches écologiques sur notre planète. Les deux espèces Petunia x hybrida et Arabidopsis thaliana représentent deux groupes majeurs des plantes à fleur. Nous avons montré que les gènes à homéodomaine d’une famille appelée WOX (Wuschel homeobOX) sont fortement impliqués dans le développement des organes dotés de polarité (dont les feuilles et des organes de la fleur : sépales, pétales, carpelles). Un double mutant (maw mawb), chez le Pétunia, développe des pétales en forme de filament, avec disparition du tube floral. De plus, nous avons découvert que ces mêmes gènes interagissent au niveau génétique avec d’autres gènes (appelés gènes à boite MADS) dans la formation des ovules, structures à partir desquelles les graines se forment. Nous avons aussi montré que des gènes de la même famille sont impliqués dans la formation d’autres structures chez le Pétunia : les trichomes ou poils aériens de surface. Ces derniers sont impliqués dans plusieurs taches, qui vont de la protection contre les pathogènes à celles contre les stress abiotiques. Grâce à des études de génétique fonctionnelle nous avons pu montrer un recrutement différentiel des gènes WOX ici étudiés, dépendant de l’organe et de l’espèce. Ces travaux de thèse montrent l’importance de cette famille génique pour les études d’evo-devo (Biologie Evolutionniste du Développement). Finalement, une analyse de RNA-Seq (séquençage du transcriptome), dévoile les réseaux génétiques contrôlés par ces gènes WOX. / In the Kingdom of Plants, the emergence of flowers was a crucial step in their ability to colonize a large variety of ecological niches on our planet. The two species Petunia x hybrida and Arabidopsis thaliana represent two major groups of flowering plants. In this work, we have shown that HOMEOBOX genes from the WOX family (Wuschel homeoboxes) are heavily involved in polar organ development (such as leaves and sepals, petals, and carpels at the flower level). The maw mawb double mutant in Petunia displays string-like petals, with consequent disappearance of the floral tube. Moreover, we found that these two genes genetically interact with genes from a different family (the MADS family) in ovule identity (ovules are the structures from which seeds develop). We have also shown that other genes from the WOX family are involved in development of a different kind of structures in Petunia: the trichomes. Trichomes are involved in different tasks, protecting the plant from pathogens or abiotic stress. Thanks to functional genetics studies, we have shown functional genetic recruitment of these WOX genes among different plant organs and among different species. This PhD thesis provides evidence for the importance of the WOX family in Evo-Devo studies. Eventually, we unravelled genetic networks controlled by MAW and MAWB trough RNA-Seq analysis.

La molécule de l’éthylène (C2H4) est le régulateur principal du sexe chez les cucurbites. Essentiellement, l’éthylène est connu pour son rôle promoteur dans le développement des carpelles et un rôle inhibiteur des étamines dans les fleurs du melon. L’interaction entre les biosynthétique gènes de l’éthylène (CmACS7, CmACS11, et CmACO3) et le facteur de transcription CmWIP1 détermine différentes formes du sexe chez le melon. Le rôle de ces gènes est bien étudié chez le melon. Cependant, le mécanisme qui contrôle l’initiation et la coordination de formation des étamines et des carpelles dans la fleur reste ambigu. En reposant sur l’importance de l’éthylène dans l’expression du sexe chez le melon, j’ai focalisé sur l’identification des gènes impliqués dans la voie signalisation éthylène-sexe. Au cours de la thèse, le criblage des mutants altérés dans la réponse à l’exogène éthylène nous facilitait d’identifier des nouveaux gènes impliqués dans la détermination du sexe chez la famille de Cucurbitacée. Pendant ma thèse j’ai isolé plus de 10 mutants insensibles à l’éthylène de différentes populations du melon. Deux mutants ont été isolés de deux populations monoïques indépendantes. Ces deux mutants provoquent une transition partielle et complète au melon andromonoïque dans la génération M2, respectivement. Un de ces deux mutants a été identifié et caractérisé. Deux autres mutants gsn106 et vat233 ont été criblés de deux populations andromonoïque, provoquent une transition complète et partielle à androïque melon, respectivement. En utilisant le séquençage à haute débit et les analyses génétiques j’ai essayé de cloner et caractériser ces gènes mutants. Par ailleurs, des autres mutants insensibles à l’éthylène sont en cours d’être phénotypes pour le phénotype du sexe. L’isolation et caractérisation des nouveaux gènes impliqués dans le déterminisme du sexe nous aidera pour mettre en place un model clair explant comment le sexe est contrôlé chez les plantes. / Ethylene (C2H4) is an important phytohormone in plants and the main sex regulator in the family Cucurbitaceae. As known, the ethylene promotes the carpel development and inhibits the stamens in the melon flower (Cucumis melo L.). The interplay of the biosynthesis genes (CmACS7, CmACS11, et CmACO3) and the transcription factor CmWIP1 generates different sexual forms in melon. The role of these genes in the sex expression is well studied. However, the mechanism that controls the initiation and coordination of stamen and carpel development in the flower remains ambiguous. Based on the importance of the ethylene in the sex determination, I aimed to isolate novel genes involved in the pathway ethylene-sex in the melon (Cucumis melo L.). For this purpose, I used the response to exogenous ethylene in the etiolated seedlings (known as the triple response phenotype) to isolate ethylene-insensitive mutants. During my thesis I isolated more than 10 ethylene-insensitive mutants from six EMS-mutagenised melon populations. Some of these mutants induced changes in the sex expression of the melon. . Two mutants were isolated from two independent monoecious populations (female and male flowers on the same plant) and induced a partial and a complete sexual transition to the andromonoecious melon in the second generation M2, respectively. One of them was cloned and characterized using Omics tools. Two other mutants (gsn106) and (vat233) screened from two independent andromonoecious melon (bisexual and male flowers on the same plant) populations, induced complete and partial sexual transitions into androecy (only male flowers), respectively. Using Next-Generation Sequencing (NGS) and the genetic analysis, we are trying to clone and characterise these mutants (gsn106) and (vat233). In the same way, we continue to observe others promising ethylene-insensitive mutants (vat306, vat175, and vat230) for the sex phenotype. The isolation and characterisation of novel genes involved in the sex determination will permit to provide a new and clear model explains of the sex determination mechanism in plants.

Le facteur ULTRAPETALA1 (ULT1) est impliqué dans plusieurs processus développementaux chez Arabidopsis thaliana, dont le maintien de l'homéostasie des méristèmes aériens et la morphogénèse florale. ULT1 est en particulier essentiel à la restriction du territoire d'expression de WUSCHEL (WUS), acteur central du maintien de l'identité des cellules souches. ULT1 est également déterminant dans l'activation spatio-temporelle d'AGAMOUS (AG), gène clé du développement floral, nécessaire à la croissance déterminée de la fleur. Néanmoins les mécanismes moléculaires impliqués dans le fonctionnement d'ULT1 n'ont pas tous été élucidés, notamment la nature de ses partenaires protéiques lui assurant sa spécificité de liaison à l'ADN. Les objectifs du travail de thèse ont été (i) d'identifier de nouveaux interacteurs d'ULT1 et (ii) de caractériser la fonction moléculaire et développementale de l'un d'entre-eux. Par des approches génétique, moléculaire et biochimique, nous avons identifié le répresseur transcriptionnel ULT1 INTERACTING FACTOR 1 (UIF1) et caractérisé sa fonction dans le contrôle de l'activité du méristème floral chez Arabidopsis thaliana. UIF1 est en particulier capable de lier spécifiquement une séquence promotrice du gène WUS. Par cette étude nous apportons un mécanisme pour la reconnaissance spécifique de ses cibles par ULT1. Par une approche gènes candidats, nous avons identifié de nouveaux interacteurs d'ULT1, pouvant expliquer (i) son effet sur le retrait de marques chromatiniennes maintenant un locus inactif (interaction avec la déméthylase RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6); (ii) sa fonction trithorax activatrice (interaction avec ARABIDOPSIS TRITHORAX LIKE I); et enfin (III) son rôle dans l'initiation de la transcription de gènes cibles (interaction avec le domaine C-terminal de l'ARN Polymérase II). Ces données positionnent ULT1 à l'interface entre dé-répression chromatinienne et initiation transcriptionnelle. / The ULTRAPETALA1 (ULT1) factor is involved in several developmental processes during Arabidopsis thaliana life cycle such as the homeostasis maintenance at aerial meristems and floral morphogenesis. In particular, ULT1 is critical to the restriction of the expression territory of WUSCHEL (WUS), a central player in stem cell maintenance. ULT1 is also essential for the spatio-temporal activation of AGAMOUS (AG), a key floral developmental gene necessary to flower determinate growth. Nevertheless, the molecular mechanisms through which ULT1 functions haven't all been solved yet, including the nature of its protein partners assuring its binding specificity to DNA targets. The objectives of this thesis were (i) to identify new ULT1 interactors and (ii) to characterize the molecular and developmental function of one of them. By genetic, molecular and biochemical approaches, we identified the ULT1 INTERACTING FACTOR 1 (UIF1) transcriptional repressor and characterized its function in the control of floral meristem activity in Arabidopsis thaliana. In particular, UIF1 is able to specifically bind a promoter sequence in the WUS gene. With this study we provide a mechanism for specific recognition of target genes by ULT1. By a candidate gene approach, we identified novel ULT1 partners, which may explain (i) ULT1 effect on removal of chromatin repressive marks that maintain a locus in an inactive state (interaction with the demethylase RELATIVE OF EARLY FLOWERING 6); (ii) the ULT1 activating trithorax function (interaction with ARABIDOPSIS TRITHORAX LIKE I); and finally (iii) ULT1 role in the transcriptional initiation of target genes (interaction with the C-terminal domain of RNA Polymerase II). This dataset reveals a function for ULT1 at the interplay between chromatin de-repression and transcriptional initiation.