Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Notre travail qui sinscrit dans le cadre général de létude du développement embryonnaire de Phaseolus a pour objectif principal disoler et de caractériser des gènes différemment exprimés chez les embryons en voie davortement, et donc nécessaires au développment normal des embryons. Des embryons en cours de dégénérescence issus des hybridations interspécifiques et de la mutagenèse induite ont été analysés. Des ADNc différemment exprimés chez ces embryons ont été identifiés par les techniques de lHybridation Soustractive Suppressive (HSS) et de la dot blot. Les hybridations interspécifiques ont été réalisées entre lespèce P. vulgaris L. utilisée comme parent mâle et les espèces P. coccineus L. et P. polyanthus Greenm. utilisées comme parents femelles (formes sauvages et cultivées). La mutagenèse induite à lEthyl Méthyl Sulfonate (EMS) a été appliquée sur le génotype BAT93 de P. vulgaris, une variété améliorée du CIAT. Dans les croisements P. coccineus x P. vulgaris, 938 hybridations ont été effectuées et le taux de gousses avortées au-delà de 8 JAP est denviron 12%. Quatre gousses supposées hybrides ont été obtenues. Pour les croisements P. polyanthus x P. vulgaris, 733 hybridations ont été réalisées. Le taux de gousses avortées au-delà de 8 JAP est denviron 18% et une seule gousse supposée hybride a été produite. Les caractères hybrides dune plante de chacune des deux combinaisons interspécifiques ont été mis en évidence au moyen de caractères morphologiques des fleurs et des graines, mais aussi grâce à lutilisation dun marqueur moléculaire, le microsatellite BM160. La mise en évidence et la caractérisation des embryons en voie davortement ont été effectuées à partir de matériels issus des hybridations interspécifiques et de la mutagenèse à lEthyl Méthyl Sulfonate (EMS). Les observations, faites sur des embryons extraits et sur des coupes histologiques dovules, révèlent des malformations au niveau du suspenseur et des cotylédons et des retards de croissance. Les plantes issues de la mutagenèse et produisant des graines avortant avant la maturité ont été croisées avec des plantes normales. Lanalyse de la F2 effectuée sur 96 plantes révèle une proportion mendélienne 3:1 de plantes avec des graines normales et de plantes avec graines qui avortent. Ce résultat suggère un contrôle du caractère « avortement des graines » par une paire dallèles récessifs. La technique de lHSS a permis disoler des fragments dADNs complémentaires différemment exprimés dans les graines en voie davortement. Lanalyse des séquences de ces ADNs complémentaires montre quils codent pour plusieurs protéines intervenant dans les développements cellulaire et embryonnaire. Les principales protéines sont le cytochrome P450, la myo-inositol 1-phosphate synthase, la peroxydase cationique, le voltage-dependent anion channel et la sucrose synthase. A lexception du cytochrome P450, les niveaux dexpression des autres gènes sont plus faibles dans les graines en voie davortement issues de la mutagenèse par rapport aux graines normales. The main objective of this study was to isolate and to characterize cDNAs differentially expressed in Phaseolus degenerating embryos. Aborting embryos from interspecific hybridizations and induced mutation were analysed. cDNAs differentially expressed in these embryos were isolated using the Suppressive Subtractive Hybridization (SSH) and the dot blot techniques. The interspecific hybridizations were performed between P. vulgaris L. used as male parent and P. coccineus L. and P. polyanthus Greenm. used as female parents (wild and cultivated forms). The induced mutation was performed whith Ethyl Methyl Sulfonate (EMS) applied on the genotype BAT93 of P. vulgaris, a breeding line from CIAT. A total number of 938 crosses P. coccineus x P. vulgaris and 733 crosses P. polyanthus x P. vulgaris were carried out. In the crosses P. coccineus x P. vulgaris, the rate of pod abortion after 8 days after pollination (DAP) is 12%. Four putative hybrid pods were obtained. The rate of pod abortion after 8 DAP in the crosses P. polyanthus x P. vulgaris is 18% and one putative hybrid pod was produced. The hybrid nature of one plant from each interspecific combination was confirmed using morphological characters of flowers and seeds and molecular marker (microsatellite BM160). The isolation and the characterization of degenerating embryos were realised with materials from interspecific hybridizations and from chemical mutagenesis with EMS. The observations of these two materials revealed abnormalities mainly in suspensor and cotyledons; and the embryos failed to grow normally. Plants from mutagenesis which produce degenerating seeds were crossed with normal plants. Genetic analysis on 96 F2 plants revealed a 3:1 Mendel ratio of plants with normal seeds and plants with degenerating seeds. This result suggests the control of the seed abortion trait by a single recessive gene. The SSH technique was used to isolate cDNAs fragments differentially expressed in aborting seeds. Analysis of the cDNAs sequences revealed that these cDNAs encode for proteins involved in cellular and embryonic development. The main proteins are cytochrome P450, myo-inositol 1-phosphate synthase, cationic peroxidase, voltage-dependent anion channel and sucrose synthase. All the genes showed a reduction of their expression in developing seeds of the mutagenized plants, compared to those observed in wild-type plants.

Chez les végétaux supérieurs, lembryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle lembryon établit les principales structures de la future plante. La compréhension des processus moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine est donc dun intérêt agronomique majeur. Chez Phaseolus la caractérisation moléculaire de lembryogenèse permet de mieux comprendre les mécanismes du développement embryonnaire et de son dysfonctionnement observé chez les hybrides interspécifiques. Cette thèse sinscrit dans ce cadre et vise à identifier et caractériser des gènes clés impliqués dans le développement de l'embryon chez Phaseolus. Des hybridations interspécifiques ont été réalisées entre lespèce P.vulgaris L. (cultivar NI637) utilisée comme parent mâle et lespèce P. coccineus L. (cultivar NI16) utilisée comme parent femelle. Des analyses ont aussi été effectuées sur un mutant obtenu par mutagenèse chimique à l'EMS (Ethyl Méthyl Sulfonate) de graines de la variété BAT93 de P.vulgaris. Une étude histologique comparative a permis de suivre la dynamique de lembryogenèse du haricot commun à partir dembryons prélevés 3 à 12 jours après la pollinisation et provenant de plantes normales et déficients dans la production de graines. Les embryons de P. vulgaris se développent plus rapidement par rapport à ceux issus du mutant EMS. Ces derniers présentent des anomalies au niveau de lembryon et du suspenseur. La caractérisation fonctionnelle de deux gènes candidats MIPS (myo-inositol phosphate synthase) et Sus (sucrose synthase) a été réalisée par RT-PCR quantitative et hybridation in situ suite à une étude spatio-temporelle dexpression de ces deux gènes candidats au cours de développement embryonnaire chez Phaseolus. Lanalyse du profil dexpression de ces deux gènes montre quils sont exprimés différemment au niveau des tissus de lembryon et du suspenseur. Lanalyse in silico nous a permis de sélectionner 22 gènes candidats dont nous avons vérifié l'expression au cours de développement de la graine chez Phaseolus. Des variations au niveau de la méthylation de lADN ont été déterminées chez les hybrides interspécifiques comparativement à leurs parents. La technique de lHSS a permis disoler des fragments dADNs complémentaires différemment exprimés au cours de développement de la graine chez Phaseolus. Lanalyse des séquences de ces ADNs complémentaires montre quils codent pour plusieurs protéines intervenant dans le développement cellulaire et embryonnaire, en particulier le "storage protein activator" (SPA), le "pentatricopeptide repeat-containing protein" (PPR) et lacetyl-CoA carboxylase (ACCase). La caractérisation de ces différents gènes exprimés au cours du développement de la graine, fournit de nouveaux outils susceptibles de mettre en évidence des mécanismes de dysfonctionnement embryonnaire chez le genre Phaseolus.