L'évolution climatique a été marquée ces dernières décennies par des changements importants, notamment une augmentation de température et une variation de la pluviométrie. Une des conséquences du changement climatique est son impact actuel et futur sur l'agriculture et la sécurité alimentaire. En région sahélienne, la sécurité alimentaire repose essentiellement sur quelques céréales, parmi lesquelles le mil occupe une place fondamentale. Un des traits qui permettent l'adaptation au climat de cette espèce est la date de floraison, dont la variation permet d'accomplir le cycle de vie de la plante dans des saisons pluvieuses plus ou moins courtes. Les bases génétiques de ce caractère adaptatif sont encore peu connues. Nous avons développé une méthodologie de cartographie d'association phénotype-génotype, afin d'identifier des gènes impliqués dans la variation de ce caractère. Cette étude a permis d'identifier deux gènes candidats, PHYC et MADS11, associés à la date de floraison et à la variation morphologique chez le mil. Nous avons validé ces associations par des analyses QTLs. Pour PHYC, nous avons aussi étudié le pattern de déséquilibre de liaison sur une zone d'environ 80 kb autour du gène, et développé une approche de Markov Chain Monte Carlo (MCMC) pour comparer les gènes identifiés dans la région. Cette analyse suggère que les polymorphismes à l'intérieur de PHYC sont les meilleurs candidats expliquant l'effet phénotypique observée dans cette région du génome. La seconde partie de ce projet a été consacrée à l'examen méthodologique de la cartographie d'association pour l'étude des interactions entre le génotype et l'environnement. Les résultats de cette thèse ont été discutés notamment dans la perspective de gestion de l'impact du changement climatique sur le mil, céréale majeure des zones semi-arides / In last decades, climate changes led to temperature increase and rainfall variation across the globe. One of the key consequences of these changes is their impact on agriculture and food security. In sahelian countries, food security relies on a few cereal crops, among which pearl millet plays a crucial role for population food supply. Sahel region is facing the impact of rainfall variability and drought since the 1970s. Flowering time variation is one of the main adaptations that allow pearl millet cultivation in drier and shorter rainy seasons. The genetic bases of this complex trait are still understudied. We developed an association mapping framework for the analysis of genotype-phenotype relationship in pearl millet. We successfully identified two genes associated with flowering time variation in pearl millet (PHYC and MADS11). We confirmed these associations using QTL studies. For PHYC, we also examined the pattern of linkage disequilibri um on a chromosomal region extending to 80 kb around the gene, and we developed a Markov Chain Monte Carlo approach (MCMC) to compare six genes identified in this region. Our results suggest that, among the polymorphisms observed in this region, polymorphisms in PHYC are the best candidate for a direct causative role. The second part of this project addressed methodological examination of association mapping framework to deal with genotype by environment interactions. The results of this work were discussed with regard to the challenge of pearl millet crop adaptation to climate change.

La morphogenèse aérienne inclut des caractères de croissance, de développement et de phénologie, et conditionne fortement la valeur d'usage des Légumineuses. Parmi ces caractères, la floraison est un événement majeur du cycle de vie car elle est déterminante pour le succès reproductif. Elle correspond à la transition généralement non réversible d'un méristème végétatif produisant des feuilles et tiges, en un méristème floral. La régulation de ce phénomène morphogénétique est le fait d'un réseau complexe de signalisations. Les légumineuses cultivées ont souvent des génomes complexes. C'est le cas de la luzerne (Medicago sativa), espèce fourragère pérenne, tétraploïde et allogame ainsi que du pois (P. sativum) qui présente un génome de grande taille. Des études précises peuvent être menées sur la légumineuse modèle Medicago truncatula, espèce diploïde, annuelle, à cycle court et autogame. De nombreuses ressources génétiques et génomiques sont disponibles chez cette espèce qui possède un fort degré de synténie avec la luzerne et le pois. De plus des gènes intervenant dans le déterminisme de la date de floraison ont été décrits chez A. thaliana et chez le pois. L'objectif de la thèse est d'identifier des zones du génome et des gènes en utilisant les connaissances et outils développés chez M. truncatula, A. thaliana et P. sativum dans le déterminisme génétique de la date de floraison chez M. truncatula. Après une analyse de l'effet de la photopériode sur la date de floraison d'une gamme de lignées, une approche " gènes candidats positionnels " a été mise en oeuvre. La méthodologie employée consiste à montrer la variabilité génétique de la date de floraison en réponse à la photopériode, rechercher des QTL (Quantitative Trait Locus) de date de floraison dans trois populations connectées de lignées recombinantes, réaliser une méta-analyse QTL afin de détecter les régions conservées dans le contrôle du caractère entre populations, cartographier finement un QTL majeur et repérer les gènes candidats présents dans son intervalle de confiance. L'expression de ces gènes a été comparée pour deux lignées afin d'associer au caractère les gènes différentiellement exprimés. En chambre de culture, la date de floraison de huit lignées a été mesurée sous deux traitements : 12 heures et 18 heures d'éclairement. Les données montrent qu'il existe de la variabilité génétique pour la date de floraison entre ces huit lignées, que la floraison est plus précoce en jours longs qu'en jours courts et qu'il existe une interaction lignée x photopériode. Un QTL majeur de date de floraison a pu être repéré sur le groupe de liaison 7 dans les trois populations de lignées recombinantes expliquant de 10 à 60 % de la variabilité observée. En méta-analyse sur les trois populations, un QTL consensus a été mis en évidence ayant un intervalle de confiance de seulement 0.9 cM. La cartographie fine de ce QTL a été réalisée sur la descendance (1663 plantes) d'une plante F6 hétérozygote au QTL détecté dans la population LR4. L'intervalle du QTL ainsi détecté couvre 2.4 cM. Six gènes homologues de gènes de floraison décrits chez A. thaliana ont été identifiés dans l'intervalle de ce QTL établi par cartographie fine. Leur séquençage pleine longueur a révélé du polymorphisme entre les deux parents : pour MtCO, homologue de CONSTANS et pour MtFTLc, homologue de FT. Par contre, aucun polymorphisme n'a été détecté pour deux autres homologues de FT (MtFTLa et MtFTLb) ni pour PKS. Une analyse de l'expression différentielle par RT-PCR semi quantitative des six gènes candidats a été réalisée chez deux lignées parentales contrastées pour leur date de floraison. Seul le gène MtCO est différentiellement exprimé entre ces deux lignées ; ce gène est donc actuellement le principal candidat pour expliquer la variation du caractère révélée à ce QTL sur le chromosome7, dans ces populations.