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Les roses à fleurs doubles attirent sélectionneurs et scientifiques depuis de nombreux siècles. L’analyse des taux de ségrégation et cartes génétiques indique que le passage de la fleur simple à la fleur double est dû à une seule mutation dominante située sur le chromosome 3. Cette mutation conduit à une conversion homéotique d’une partie des étamines en pétales, soulignant la possibilité que cette mutation impacte certains gènes du modèle ABC. Il y a quelques années, notre équipe a démontré que l’augmentation du nombre de pétales chez le rosier était corrélée à une restriction de l’expression de RcAGAMOUS (RcAG) vers le centre du méristème floral. Cependant, RcAG étant porté par le chromosome 5, il ne peut être le déterminant génétique de la fleur double. Il a donc été supposé que la mutation en cause se trouvait dans un gène intervenant en amont de RcAG.Récemment, nous avons séquencé, assemblé et publié le génome de Rosa chinensis cv ‘Old Blush’ un ancêtre des rosiers modernes qui produit déjà des fleurs doubles. L’assemblage, de très bonne qualité, nous a aidé à reconstruire la séquence des deux haplotypes de l'intervalle contenant la mutation liée à la fleur double. Nous avons identifié, parmi les 631 gènes de cet intervalle, un gène APETALA2-LIKE (RcAP2L) comme candidat plus que prometteur. En effet, il a été découvert que ce gène existait sous la forme de deux allèles, l’un d’entre eux contenant un grand élément transposable, donnant lieu à un allèle tronqué résistant à l’inhibition par miR172, appelé RcAP2LΔ172. Sachant que la surexpression d’un variant résistant au miR172 entraîne souvent la formation de pétales supplémentaires chez A. thaliana, j’ai démontré que la présence de ce variant corrèle avec le phénotype « fleur double » chez les rosiers d’origine chinoise. Enfin, alors qu’AP2 est capable d’inhiber l’expression d’AG en se liant directement à ses séquences régulatrices chez A. thaliana, j’ai confirmé la capacité des protéines codées par les deux allèles de RcAP2L à lier les séquences régulatrices de RcAG, in vitro. À partir de ces résultats, je propose donc un modèle pouvant expliquer la formation de fleurs doubles chez les rosiers chinois et peut-être d’autres Rosaceae, dans lesquelles la protéine RcAP2LΔ172 peut s’accumuler du fait de sa résistance au miR172 et restreindre davantage l’expression de RcAG au centre du méristème floral. Ainsi, la frontière entre les domaines A et C se trouve elle aussi déplacée vers le centre du méristème, ce qui induit la conversion des étamines en pétales. / Roses exhibiting double flowers have intrigued both breeders and scientists for decades. Based on segregation ratios and genetic maps, it is known that the switch from simple to double flower is due a single dominant locus on chromosome 3. When present in its mutated form, this locus leads to a homeotic conversion of stamens into petals, suggesting a mechanism involving the ABC genes. A few years ago, our team demonstrated that the increase in petal number correlates with a restriction of RCAGAMOUS (RcAG) expression domain towards the center of the floral meristem. However, as RcAG is located on chromosome 5, the causative mutation was assumed to act as a regulator of this gene. Recently, we sequenced, assembled and published the double-flowered Rosa chinensis cv ‘Old Blush’ genome sequence with a high-quality assembly that helped us to reconstruct the sequence of the two haplotypes of the interval containing the double flower mutation. Among the 631 genes from this interval, we identified here an APETALA2-LIKE (RcAP2L) gene as a strong candidate. Indeed, this gene was found to exist as two alleles, with one containing a large transposable element resulting in a truncated, miR172-resistant, variant named RcAP2LΔ172. Knowing that the overexpression of a miR172-resistant variant of AP2 leads to the formation of extra petals (and sometimes stamens) in Arabidopsis, we investigated the presence of this variant in simple and double flower varieties. The presence of RcAP2LΔ172 was found to correlate with the double flower phenotype in Chinese roses and was not observed in any of the simple-flowered roses studied. Finally, as AP2 is able to inhibit AG expression by directly binding to its regulatory sequences in A. thaliana, I confirmed that both RcAP2L proteins are also able to recognize RcAG regulatory sequences in vitro. A working model is thus proposed for double flower formation in rose, that could be valid for other Rosaceae, whereby RcAP2LΔ172 protein may accumulate due to its resistance to miR172 and consequently may repress more RcAG towards the center of the floral meristem, leading to the sliding of the A/C border and thus the conversion of stamens into petals.

La convergence, soit l'acquisition indépendante de phénotypes similaires, est un aspect intéressant de la diversité qui peut fournir des informations importantes sur la nature du changement évolutif. Dans les systèmes végétaux, les syndromes de pollinisation – combinaisons de traits floraux adaptés à leurs pollinisateurs – constituent de bons exemples de convergence se produisant sur les fleurs. Nous avons utilisé une approche globale incluant la morphologie cellulaire et la transcriptomique pour analyser la convergence de formes florales de deux syndromes de pollinisation trouvés dans les genres frères non Gesneria et Rhytidophyllum (Gesneriaceae), un groupe antillais qui contient environ 81 espèces avec différentes morphologies et stratégies de pollinisation variables dans leur degré de spécialisation écologique. Il a déjà été démontré que la forme des fleurs joue un rôle important dans l’évolution de ce groupe, qui présente de nombreuses transitions entre les stratégies de pollinisation. Nous avons testé la présence de convergence dans les forms de cellules de la corolle et dans l’expression des gènes de la corolle en utilisant (1) une analyse pour mesurer la forme des cellules de pétales matures à l’aide d’un modèle phylogénétique mixte et (2) une approche transcriptomique comparative combinant l'expression différentielle des gènes (DESEq2) et l'analyse de co-expression (WGCNA) de gènes exprimés dans certaines regions précises des pétales. Toutes les analyses ont pris en compte les relations phylogénétiques entre les espèces. Nous avons trouvé une anisotropie cellulaire convergente se produisant dans les régions distales des pétales au sein des espèces du même syndrome (forme). Nous avons également constaté une plus grande similarité dans les modèles d'expression génique entre les espèces d’un même syndrome qu'entre les espèces apparentées et avons produit une liste de 203 gènes potentiellement associés aux formes de fleurs convergentes. La convergence morphologique florale observée dans les syndromes de pollinisation des espèces étudiées se retrouve tant au niveau cellulaire qu'au niveau de l'expression. Les résultats présentés ici amplifient les informations de base sur la famille des Gesneriaceae pour les études futures sur la convergence et la forme florale dans le groupe. / Convergence, the independent acquisition of similar phenotypes, is an important aspect of diversity that can provide valuable insights about the nature of evolutionary change. In plants, pollination syndromes - combinations of floral traits adapted to their pollinators - make good examples of convergence occurring on flowers. We used a comprehensive approach that includes cell morphology and transcriptomics to analyze the floral shape convergence of two pollination syndromes found in the sister genera Gesneria and Rhytidophyllum (Gesneriaceae), an Antillean group that contains approximately 81 species with different morphologies and pollination strategies varying in their degree of ecological specialization. Flower shape has already been found to play an important role in the evolution of this group, which shows many transitions between pollination strategies. We tested convergence in the corolla cell shapes and in gene expression for the pollination syndromes using (1) cell measurement statistical analysis (Phylogenetic Mixed Model) of mature petals and (2) a comparative transcriptomic approach that combined differential gene expression (DESEq2) and co-expression analysis (WGCNA) in genes expressed in specific regions of the petals. All analyses took the phylogenetic relationships of the species into account. We found convergent cellular anisotropy occurring in the distal regions of the petals within species of the same syndrome (form). We also found greater similarity in gene expression patterns occurring among species of the same syndromes than between more closely related species and produced a list of 203 genes potentially associated with convergent flower forms. The floral morphological convergence observed in the pollination syndromes of the investigated species is paralleled both at the cellular and expression levels. The results shown here amplify the background information of the Gesneriaceae family for future studies of convergence and floral form in the group.

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