L'épistasie a longtemps été négligée, mais aujourd'hui elle connait un regain d'intérêt avec le développement du séquençage haut-débit et des études d'association pangénomique (GWAS). Elle est quasi-omniprésente, ayant été détectée sur de nombreux traits et chez de nombreuses espèces. Elle joue un rôle important d'un point de vue évolutif, puisqu'elle est à l'origine d'incompatibilités de Dobzhansky-Müller, expliquant l'isolement reproductif entre lignées apparentées. Par ailleurs, chez les polyploïdes à héritabilité disomique (essentiellement des allopolyploïdes), elle peut permettre de fixer l'hétérosis. L'objectif de cette thèse a été d'étudier l'épistasie dans ce contexte évolutif. Le matériel d'étude a été une population à base génétique large d'une espèce autogame allopolyploïde, le blé dur (Triticum turgidum), possédant deux génomes : le génome A et le génome B. Cette population a été constituée à partir de différents taxons : blé dur (T. t. durum), amidonnier domestique (T. t. dicoccum) et amidonnier sauvage (T. t. dicoccoides). Il est donc possible qu'elle présente des combinaisons de gènes coadaptées, et donc de l'épistasie générant des incompatibilités de Dobzhansky-Müller.Une première partie présente différents modèles permettant d'estimer l'épistasie. Ces modèles ont des inconvénients et des avantages, qui dépendent de l'objectif que l'on s'est fixé. Dans une deuxième partie, nous avons utilisé l'un de ces modèles sur des données de RNA-seq (données d'expression et de génotypage) de la population de blé dur, afin de détecter des effets régulateurs de l'expression, et notamment de l'épistasie entre gènes homéologues. Cette analyse est une première pour le blé dur et probablement pour les espèces polyploïdes. Nous n'avons presque pas détecté d'épistasie de premier ordre, mais des interactions avec le fond génétique ont été observées. Nous avons trouvé plus d'eQTL sur le génome B que sur le génome A, ce qui est peut-être dû au fait que les ancêtres diploïdes du blé dur n'avaient pas le même régime de reproduction. Par ailleurs, nous avons montré que les niveaux d'expression des gènes homéologues étaient très fréquemment (80%) corrélés de manière positive, ce qui indique que les gènes homéologues appartiennent fréquemment aux mêmes complexes de gènes corégulés. Enfin, les régulations trans sont plus fréquentes au sein des paires de gènes d'homéologues, ce qui corrobore également l'idée que les gènes homéologues appartiennent aux mêmes réseaux de gènes. Dans une troisième partie, le rôle évolutif de l'épistasie a été examiné. D'abord, nous avons montré comment l'épistasie influençait la covariance parents-enfants, et donc l'évolution à courts termes d'une population. Ensuite, nous avons étudié l'impact d'un type particulier d'épistasie (celui à l'origine des d'incompatibilités de Dobzhansky-Müller, présentant des combinaisons de gènes coadaptés) sur l'évolution d'une population soumise à de la sélection par troncation (comme dans les populations de pre-breeding), à l'aide d'un modèle haploïde bilocus, en fonction du taux de recombinaison et de l'intensité de la sélection. Nous avons montré que si le génotype optimal n'est pas présent dans la population initiale, un fort taux de recombinaison risque de mener à la fixation du génotype sous-optimal. Néanmoins, un peu de recombinaison est nécessaire pour créer ce génotype optimal et le fixer.En perspectives, nous proposons d'adopter une méthode basée sur les réseaux de gènes pour approfondir les mécanismes de la régulation de l'expression chez le blé dur. Nous proposons également de complexifier le modèle permettant d'étudier l'effet de la recombinaison sur l'évolution d'un trait épistatique, sélectionné par troncation, et de compléter ces travaux de modélisation par des études expérimentales. / Epistasis has long been neglected, but it is currently subject to a renewed interest with the development of high-throughput sequencing technologies and of genome-wide association studies (GWAS). It is virtually ubiquitous, having been detected on many traits and in many species. It plays an important evolutionary role, since it is one of the sources of Dobzhansky-Muller incompatibilities, explaining reproductive isolation between related lineages. Moreover, it can enable to fix heterosis in disomic polyploids (mostly allopolyploids). The objective of this thesis was to study epistasis in this evolutionary context. The study material was a broad genetic basis population of a self-pollinating allopolyploid species, durum wheat (Triticum turgidum), having two genomes: A and B genomes. This population was composed from different taxa: durum wheat (T. t. durum), domestic emmer (T. t. dicoccum) and wild emmer (T. t. dicoccoides). Therefore, there are probably combinations of coadapted genes in this population, and thus epistasis generating Dobzhansky-Muller incompatibilities.The first part presents different models to estimate epistasis. These models have advantages and drawbacks, depending on the overall objective. In a second part, we used one of these models on RNA-seq data (expression and genotyping data) of the population of durum wheat to detect regulatory effects of expression, including epistasis between homoelogous genes. This analysis is unique in durum wheat, and probably in polyploid species. We did not detect first-order epistasis, but interactions with genetic background were observed. We found more eQTL on the B genome than on the A genome, which may be due to the fact that the diploid progenitors of durum wheat did not have the same mating system. Furthermore, we showed that the expression levels of homoelogous genes were frequently (80%) positively correlated, indicating that homoelogous genes often belong to the same complex of coregulated genes. Finally, trans regulations are more common among pairs of homoelogous genes, which also supports the idea that homoelogous genes belong to the same gene networks. In the third part, the evolving role of epistasis was examined. First, we showed how epistasis influences the parent-offspring covariance, and thus the short-term evolution of a population. Then we studied the impact of a particular type of epistasis (the one which can generate Dobzhansky-Muller incompatibilities, with combinations of co-adapted genes) on the evolution of a population subjected to truncation selection (as in pre-breeding populations), using a haploid bilocus model, based on the recombination rate and selection intensity. We have shown that if the optimal genotype is not present in the initial population, a high rate of recombination may lead to the fixation of the sub-optimal genotype. However, some recombination is needed to create this optimal genotype and fix it.In perspective, we propose to adopt a network-based method to further the regulation mechanisms of expression in durum wheat. We also propose to make the model more complex, in order to study the effect of recombination on the evolution of an epistatic trait selected by truncation, and complete these modelling works by experimental studies.

Les nouvelles technologies de séquençage (NTS) offrent de nouvelles opportunités d'explorer les génomes et transcriptomes d'espèces polyploïdes. L'assemblage de transcriptomes et l'identification des copies de gènes dupliqués par allopolyploïdisation (homéologues) constituent cependant un véritable défi C ‘est plus particulièrement le cas dans un contexte de superposition de plusieurs évènements de polyploïdie et en l'absence de génome de référence diploïde. Les Spartines (Poaceae, Chloridoideae) représentent un excellent système pour étudier les conséquences à court terme des évènements d'hybridation et de polyploïdisation. En effet, S. maritima (hexaploïde) s'est hybridée à deux reprises avec S. alterniflora (hexaploïde) suite à son introduction récente en Europe, formant deux hybrides homoploïdes (S. x townsendii et S. x neyrautii). La duplication du génome de S. x townsendii a formé une nouvelle espèce allododécaploïde S. anglica (à la fin du XIXème siècle) qui a depuis envahi les marais salés de plusieurs continents. L'identification des gènes dupliqués au sein de S. anglica et de ses parents est importante pour la compréhension de son succès évolutif. Cependant, leurs niveaux de ploïdie, et l'absence d'espèce diploïde de référence chez les spartines nécessitent le développement d'outils adaptés. Dans ce contexte, nous avons développé et validé différents outils bioinformatiques permettant de détecter des polymorphismes afin d'identifier les différents haplotypes au sein de jeux de données NTS. Ces approches nous ont permis d'étudier l'hétérogénéité des domaines de l'ADN ribosomique 45S de S. maritima. Nous avons mis en évidence la perte de copies homéologues en conséquence de la diploïdisation en cours. Afin de développer les ressources transcriptomiques de ces espèces, cinq nouveaux transcriptomes de référence (110 423 contigs annotés pour les 5 espèces dont 37 867 contigs non-redondants) ont été assemblés et annotés. Les co-alignements des haplotypes parentaux et hybrides/allopolyploïdes nous ont permis d'identifier les homéo-SNPs discriminant les séquences homéologues. De plus, nous avons évalué la divergence entre les copies de gènes, identifié et confirmé les évènements de duplications récents au sein des Spartines. Au cours de cette thèse, nous avons également initié des approches de phylogénomique des spartines, qui permettront de préciser l'origine évolutive des copies dupliquées. / Next generation sequencing (NGS) technologies offer new opportunities to explore polyploid genomes and their corresponding transcriptomes. However, transcriptome assemblies and identification of homoeologous gene copies (duplicated by polyploidy) remain challenging, particularly in the context of recurrent polyploidy and the absence of diploid reference parents. Spartina species (Poaceae, Chloridoideae) represent an excellent system to study the short term consequences of hybridization and polyploidization in natural populations. The European S. maritima (hexaploid) hybridized twice with the American S. alterniflora (hexaploid) following its recent introduction to Europe, which resulted in the formation of two homoploid hybrids (S. x townsendii and S. x neyrautii). Whole genome duplication of S. x townsendii resulted in the fertile new allododecaploid S. anglica species (during the 19th century) that has now invaded saltmarshes on several continents. Identification of duplicated genes in S. anglica and its parental species is critical to understand its evolutionary success but their high ploidy levels require the development of adapted tools. In this context, we developed and validated different bioinformatics tools to detect polymorphisms and identify the different haplotypes from NGS datasets. These approaches enabled the study of the heterogeneity of the highly repeated 45S rDNA in S. maritima. In order to develop transcriptomic resources for these species, 5 new reference transcriptomes (110 423 annotated contigs for the 5 species with 37 867 non-redundant contigs) were assembled and annotated. Co-alignments of parental and hybrid/allopolyploid haplotypes allowed the identification of homoeoSNPs discriminating homoelogs. The divergence between duplicated genes was used to identify and confirm the recent duplication events in Spartina. Phylogenomic approaches on Spartina were also initiated in this thesis in the perspective of exploring the evolutionary history of the duplicated copies.

La recombinaison méiotique produite par les Crossing Overs (COs) est un facteur limitant pour l’efficacité de la sélection variétale. Une possibilité pour produire des plantes hyper-recombinantes serait d’exploiter la variabilité intraspécifique pour les fréquences de recombinaison. L’identification des polymorphismes causaux, liés à la séquence ou l’expression, représente un travail de longue haleine. Une approche alternative serait de produire des mutants pour des régulateurs négatifs des fréquences de recombinaison. Chez le colza, jeune allotétraploïde (AACC, 2n=38), il est possible de jouer sur ces 2 approches. Dans un premier temps j’ai cherché à vérifier dans quelle mesure pouvait varier le transcriptome méiotique entre 2 variétés ayant servi à cartographier un QTL pour le contrôle de la recombinaison entre chromosome homoéologues (hérités des génomes parentaux). Ce transcriptome méiotique s’est révélé de façon inattendue très variable ; les principales sources de cette variation étant notamment la nature du génome (A ou C) ainsi que l’effet variété. J’ai montré que les HEs (le remplacement d’une région chromosomique par la duplication de la région homoéologue) contribuent de façon importante aux différences d’expression observées à la fois entre variétés ou au sein d’un même génotype. Dans un second temps, j’ai vérifié que FANCM décrit chez Arabidopis thaliana comme un régulateur négatif pour les fréquences de recombinaison avait bien la même fonction chez les Brassica. Chez Brassica rapa j’ai vérifié qu’un mutant fancm complémente comme attendu un mutant déficient pour la voie majoritaire de formation des COs. Chez Brassica napus j’ai observé une faible augmentation à la fois des fréquences de recombinaison entre chromosomes homologues et homoéologues. Ce travail souligne l’importance de la caractérisation des HEs chez les allopolyploïdes. Au-delà de leurs impacts sur le contenu et l’expression génique, les HEs ont très certainement des conséquences phénotypiques. Cette étude présente aussi un exemple de biologie translationnelle pour un trait important en amélioration des plantes. / Meiotic recombination driven by Crossing-Over (CO) is a limiting factor for the efficiency of plant breeding. One way to produce hyper-recombinant plants is to use the existing interspecific variability for recombination frequencies. Identification of the causal polymorphisms, either link to gene sequence or expression, represents a long-term endeavour. Another possibility is to mutate anti-meiotic CO genes. In rapeseed, a young allotetraploid species (AACC, 2n=38), both of these approaches are possible. First I wanted to check how much varies the meiotic transcriptome between 2 varieties that differ in term of recombination between homoeologous chromosomes (inherited from parental genomes). Unexpectedly, the meiotic transcriptome turned out to be very variable, the main source of this variation being notably the origin of the genome (A or C) and the variety. I also showed that homoeologous exchanges (HEs; the replacement of one chromosomal region with a duplicate of the homeologous region) contributed to this variation and led to large changes in expression both between and within varieties. Then I assessed whether FANCM, an anti-CO protein identified in Arabidopis thaliana had the same function in the Brassica genus. In Brassica rapa, a fancm mutant complements as expected a meiosis mutant defective in the main formation pathway for the formation of meiotic COs. In Brassica napus, I observed a slight increase in both homologous and homoeologous recombination frequencies. This work emphasizes the importance of characterizing HEs in allopolyploids species. Beyond their impact on gene content and expression, HEs most have likely phenotypic consequences. This study also presents an example of translational biology for an important trait in crop breeding.

Brettanomyces bruxellensis est un microorganisme qui est considéré comme la cause majeure des défauts microbiologiques du vin. L’importance de cette levure à l’échelle industrielle est liée au fait qu’elle est isolée à partir de substrats différents tels que la bière, le kombucha, les molasses utilisées pour la production de bioéthanol et autres. Ce projet a pour objectif d’étudier la diversité génétique de l’espèce en se basant sur une large population d’isolats provenant de niches écologiques et géographiques variées. Pour ce faire, une méthode de génotypage robuste (analyse microsatellite) a été optimisée et appliquée sur la population, mettant en évidence la coexistence de populations diploïdes et triploïdes à l’échelle globale. Puis, la relation entre regroupement génétique et traits physiologiques a été explorée. Notamment, l'étude de la tolérance aux sulfites a été effectuée sur un sous-ensemble de souches représentatif de la population. Les résultats obtenus mettent en évidence un lien entre groupes génétiques et comportement vis-à-vis des sulfites. Des expériences de compétition en présence de dioxyde de soufre montrent un avantage sélectif des souches tolérantes aux sulfites par rapport aux souches sensibles, suggérant ainsi une adaptation spécifique au principal antiseptique utilisé en œnologie. Ce travail contribue à une meilleure connaissance de cette levure d’altération du vin en termes de diversité génétique et phénotypique et permet d’émettre des hypothèses sur les stratégies évolutives d'adaptation au milieu anthropique de cette espèce modèle non conventionnelle. / Brettanomyces bruxellensis is a microorganism described as the first cause of microbial spoilage of wine. Its industrial relevance is highlighted by the fact that this yeast is isolated from different substrates such as beer, kombucha, bioethanol fermentation molasses and others. This project aims to explore the genetic diversity of the species by studying a large population of isolates from various geographical and ecological niches. For this purpose, a robust genotyping method (microsatellite analysis) was optimized and applied on the population, thus highlighting the coexistence of diploid and triploid populations worldwide. Further, the relation between genotypic clustering and physiological traits was studied. Namely, sulphite tolerance assay was performed on a subset of strains representative of the total population. The results reveal a link between genetic group and growth profile in the presence of sulphur dioxide. Competition experiments in presence of sulphites highlight a selective advantage of sulphite tolerant strains compared to sulphite sensitive ones, thus suggesting a specific adaptation to the main antimicrobial used in winemaking. This work contributes to a deeper understanding of this wine spoilage microorganism in means of genetic and phenotypic diversity and sheds light on putative evolutionary strategies for adaptation to human related environment of this non-conventional model yeast species.

L'espèce cultivée Vanilla planifolia G. Jackson est un exemple typique de plante cultivée à reproduction végétative introduite depuis son aire d'origine (l'Amérique) vers de nouvelles régions où ses pollinisateurs naturels sont absents. Dans ces conditions, comment peuvent être expliquées les variations phénotypiques observées parmi les cultivars de Vanilla dans les zones d'introduction telles que l'île de La Réunion (Océan Indien) ? Elles peuvent être le résultat de différents évènements d'introduction, de mutations somatiques, de la reproduction sexuée (à travers la pollinisation manuelle), de la polyploïdie ou de phénomènes épigénétiques.<br />Les marqueurs AFLP ont été utilisés pour élucider les schémas d'introduction de V. planifolia et ils montrent que la plupart des accessions cultivées de nos jours dans les îles de l'Océan Indien dérivent d'un seul génotype introduit. A l'exception d'un phénotype particulier, ‘Aiguille' découvert à La Réunion et issu de reproduction sexuée, les accessions cultivées présentent de très faibles niveaux de diversité génétique et ont évolué grâce à l'accumulation de mutations ponctuelles à travers la multiplication végétative. Un schéma de diversification similaire a été révélé pour V. tahitensis J.W. Moore, espèce cultivée en Polynésie dérivant vraisemblablement de V. planifolia. L'analyse comparative des niveaux de diversité chez des espèces spontanées américaines génétiquement proches a révélé des niveaux faible pour V. bahiana Hoehne et élevé pour V. pompona Schiede, corrélés avec l'étendue de leur aire naturelle de dispersion et a confirmé l'existence d'un régime mixte de reproduction chez ses espèces (sexuée et végétative). Ces résultats sont confirmés par les marqueurs microsatellites développés chez V. planifolia. Les marqueurs transférables et polymorphes aux espèces sauvages américaines, africaines et asiatiques ont révélé une différenciation robuste des espèces, ainsi qu'une forte dichotomie du genre entre Ancien Monde et Nouveau Monde. Ces microsatellites seront très utiles pour les études de diversité, d'hybridation et de phylogéographie dans le genre Vanilla.<br />La cytométrie en flux, la microdensitométrie, les comptages chromosomiques et les longueurs de stomates ont montré que la polyploïdisation a joué un rôle important dans la diversification de V. planifolia à la Réunion. Trois niveaux de ploïdie (2x, 3x, 4x) ont été révélés permettant d'expliquer les particularités des phénotypes réunionnais ‘Stérile' auto-triploïde et ‘Grosse Vanille' auto-tétraploïde. V. pompona possède les caractéristiques d'un ancien tétraploïde ayant évolué soit par fusions de chromosomes soit par contraction génomique. La forte variation de la quantité d'ADN nucléaire et la fréquence élevée de l'aneuploïdie chez toutes les espèces de Vanilla étudiées, montrent de toute évidence que la polyploïdisation est un phénomène majeur et récurrent dans l'évolution du genre.<br />Il existe de la méthylation dans le génome de V. planifolia mais aucun polymorphisme de méthylation n'a permis d'expliquer les particularités des phénotypes ‘Variegata' et ‘Mexique'. L'origine de ces particularités doit être recherchée par ailleurs.<br />Comme beaucoup d'autres espèces tropicales introduites pour leur culture, le vanillier possède donc une base génétique très restreinte qui le rend vulnérable aux maladies. Chez une plante d'importance économique comme le vanillier, l'accroissement de la variabilité génétique et l'apport de nouvelles potentialités agronomiques et organoleptiques sont donc des enjeux majeurs pour la recherche. Le vanillier est d'autre part un modèle de choix pour étudier les conséquences de la domestication (à travers la reproduction végétative) mais également pour élucider l'histoire évolutive de la plus grande famille de plantes : les orchidées.

Les cultivars modernes de canne à sont de hauts polyploïdes, aneuploïdes issus de croisements interspécifiques entre deux espèces polyploïdes, une espèce sucrée domestiquée Saccharum officinarum et une espèce sauvage Saccharum spontaneum. Le gène majeur de résistance durable à la rouille brune, Bru1 a été identifié chez le cultivar de canne à sucre R570. Une approche de clonage positionnel de ce gène a été entreprise et a permis de construire une première carte physique. Elle comprend sept haplotype hom(é)ologues dont un correspond à l'haplotype cible porteur du gène Bru1 qui comprend sept clones BAC qui ne se chevauchent que partiellement laissant deux espaces non couverts. Il a été montré que cette situation résulte de la présence d'une insertion dans l'haplotype porteur de Bru1. Pour combler les deux espaces présents sur l'haplotype cible, deux stratégies utilisant l'annotation des BAC ont été employées : (i) une se basant sur la conservation des gènes existante entre les différents haplotypes hom(é)ologues de la région de Bru1 et (ii) une en utilisant des marqueurs flanquants les deux espaces. Ces stratégies no us ont permis de combler un des deux espaces, de couvrir partiellement le deuxième espace et de montrer que le gène de résistance se situerait dans l'insertion. Nous avons identifié un gène candidat correspondant à une Sérine/Thréonine kinase située dans l'insertion. Des tests d'expression ont été effectués en condition normale afin de vérifier si ce gène est exprimé mais aucune amplification n'a été obtenue. Parallèlement, la recherche de l'origine de l'insertion présente sur l'haplotype cible a été entreprise en retraçant son origine dans la généalogie de notre cultivar d'étude R570 et en criblant une banque de clones de Saccharum contenant différentes espèces de canne à sucre. Les résultats sur la généalogie tendent à nous dire que cette insertion est ancienne et aurait été transmise à R570 via S. barberi. / Modern sugarcane cultivars are high polyploids, aneuploids derived interspecific crosses between two polyploid species, domesticated sugar species Saccharum officinarum and a wild species Saccharum spontaneum. The major gene for sustainable resistance to brown rust, Bru1 was identified in the modern cultivar R570. An map-based approach has been undertaken and has built a first physical map. It includes seven haplotype hom(e)ologous which one corresponds to the haplotype carrying Bru1 which includes seven BACs that overlap only partially, including two gaps. It was shown that this situation results from the presence of an insertion in the target haplotype. To fill the two gaps, two strategies using the annotation of BACs were used: (i) Based on the good genes conservation between haplotypes hom(e)ologous and (ii) by using markers flanking the two gaps. These strategies have enabled us to fill one of two gaps, partially cover the second and show that the resistance gene would be in the insertion. We identified a candidate gene corresponding to a serine/threonine kinase located in the insertion. Expression tests were performed in normal condition to see if this gene is expressed but no amplification was obtained. Meanwhile, the search for the origin of the insertion present on the target haplotype was undertaken by tracing its origin in the genealogy of R570 and analysing a library of clones of Saccharum spp containing different types of cane sugar. Results on the genealogy we tend to say that this insertion is old and were sent to R570 via S. barberi.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La Liver Kinase B1 (LKB1) est une protéine pléiotrope, impliquée dans divers processus biologiques. Dans le foie, LKB1 est notamment connue pour être un régulateur clé du métabolisme et de la polarité cellulaire. Au cours de notre étude, nous avons investigué l’implication de LKB1 dans le contrôle de la prolifération des hépatocytes au cours du processus de régénération hépatique physiologique (hépatectomie partielle des 2/3). Nous avons démontré que la perte de Lkb1, spécifiquement dans les hépatocytes, favorise la récupération de la masse hépatique après hépatectomie partielle, en induisant une augmentation drastique de la réponse proliférative hépatocytaire, indépendamment de la balance métabolique/énergétique. Ainsi, LKB1 agit comme un senseur négatif de la prolifération et régule la transition G0/G1, en particulier en contrôlant la signalisation de l’EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor). Par ailleurs, plus tard pendant la régénération, LKB1 garantit également l’intégrité mitotique. En effet, la suppression de Lkb1 entraîne des altérations majeures de la formation du fuseau mitotique. Nos résultats établissent également que LKB1 contrôle la polarité de la division cellulaire, indépendamment de l'activité de l’AMPK (AMP-activated protein kinase), une cible clé de LKB1. Par conséquent, la perte de LKB1 conduit à une altération majeure du profil de ploïdie, au stade tardif du processus de régénération. L’ensemble de notre étude souligne le double rôle de LKB1, au cours de la régénération hépatique, en tant que gardien de la prolifération hépatocytaire et de l'intégrité génomique. / Liver Kinase B1 (LKB1) is involved in pleiotropic biological processes and known to be a key regulator of hepatic metabolism and polarity. Here, we investigated the contribution of LKB1 in hepatocyte proliferation and liver regeneration process. We demonstrated that loss of hepatic Lkb1 promotes liver mass recovery, through an increase of hepatocytes proliferation, independently on metabolic/energetic balance. LKB1 regulates G0/G1 progression, specifically by controlling Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) signaling. In addition, later during regeneration, LKB1 controls mitotic fidelity. Deletion of Lkb1 results in major alterations of mitotic spindle formation, along the polarity axis, independently of AMP- activated protein kinase (AMPK) activity, a key target of LKB1. Consequently, LKB1 deficiency leads to an alteration of ploidy profile, at late stage of regenerative process. Overall our study highlights the dual role of LKB1, during liver regeneration, as a guardian of hepatocyte proliferation and genomic integrity.

De nombreuses bananes cultivées et consommées sont des hybrides interspécifiques triploïdes entre Musa acuminata (génome A) et Musa balbisiana (génome B). L'amélioration de ces cultivars nécessite de mettre en place des stratégies complexes liées à leur faible fertilité et leur niveau de ploïdie. De plus, le génome M. balbisiana porteur de caractères agronomiques intéressants est malheureusement porteur de séquences intégrées de Banana streak virus (ou eBSV pour endogenous BSV). Ces eBSV sont capables de produire, dans un contexte de croisements interspécifiques et sous conditions de stress abiotiques, des génomes viraux responsables de l'infection systémique du bananier. L'activation spontanée de ces eBSV est la contrainte majeure des programmes d'amélioration du bananier plantain depuis plus de 10 ans. La ségrégation des chromosomes A et B chez les clones polyploïdes interspécifiques de bananiers est encore très peu connue. Nous avons au cours de cette thèse analysé la recombinaison et la ségrégation chromosomique chez 184 plantes issues de la descendance AAAB (CRBP39) x AA (Pahang_Carbap) au moyen de 38 marqueurs SSR distribués sur les 11 chromosomes Musa et de 6 marqueurs PCR spécifiques des deux espèces BSV présentes chez CRBP39 (eBSGFV-7 et eBSOLV-1). Nous avons observé qu'au cours de la formation des gamètes chez l'allotétraploïde CRBP39, la plupart des marqueurs du tétraploïde AAAB CRBP39 ont une ségrégation de type tétrasomique et que les génomes A et B recombinent au niveau de tous les segments de chromosomes pour lesquels nous pouvions suivre les allèles du chromosome B. D'autre part, nous avons montré que 50% des descendants ont reçu, à un ou quelques loci, un ou trois allèles du parent AAAB (CRBP39) au lieu de deux. La composition allélique de ces gamètes aneuploïdes, la cartographie génétique et l'analyse des corrélations entre marqueurs suggèrent que cette particularité résulte d'une variation structurale entre génomes A et B. Un des chromosomes B correspondrait à une partie des chromosomes 1A et 3A. Nous avons également observé une distorsion de ségrégation des loci eBSV avec une surreprésentation d'individus possédant au moins une intégration eBSV (86%). La régulation des eBSV semble très complexe et nécessitera des études complémentaires pour tenter d'identifier le ou les facteurs génétiques impliqués. Finalement, notre travail a montré que des croisements de type AAAB x AA peuvent générer des plantes possédant du génome B sans aucune intégration BSV (13%). Ce résultat est important car il ouvre une voie de contournement à la contrainte eBSV dans les programmes d'amélioration génétique. / Many cultivated and consumed banana are interspecific triploid hybrids between Musa acuminata (A genome) and Musa balbisiana (B genome). The genetic improvement of these cultivars requires the implementation of complex breeding strategies due to their low fertility and ploidy level. In addition, the B genome of M. balbisiana which bears interesting agronomic traits unfortunately carries endogenous Banana streak virus sequences (eBSV). Under certain conditions such as interspecific crosses and abiotic stresses, these eBSV are able to produce infectious viral genomes responsible for systemic infection of banana. The spontaneous activation of these eBSV is the major constraint of plantains improvement programs for more than 10 years. The A and B chromosomes recombination and segregation in interspecific polyploids banana are still poorly understood. We here analyzed chromosomes recombination and segregation in 184 offspring from the cross AAAB (CRBP39) x AA (Pahang_Carbap) using 38 SSR markers distributed on the 11 Musa chromosomes and 6 specific PCR markers of both BSV species integrated in CRBP39 (eBSGFV-7 and eBSOLV-1). We noticed that during CRBP39 meiosis most of the SSR markers have tetrasomic segregation and that A and B genomes recombine at all chromosomes segments where we were able to follow chromosome B alleles. Besides, we showed that 50% of the offspring received at one or several loci, one or three alleles of the CRBP39 parent instead of two. The allelic composition of these aneuploid gametes, the genetic map and the analysis of correlations between markers suggest that this peculiar observation is due to a structural variation between A and B genomes. One of the B chromosomes would be part of chromosomes 1A and 3A. We also noticed a distorted segregation of eBSV loci with an overrepresentation of individuals harboring at least one of the eBSV (86%). eBSV regulation seems very complex and requires additional studies to identify the genetic factor(s) involved. Finally, we also showed that AAAB x AA crosses can generate plants with B genome but without eBSV. This is the case for 13% of the offspring. This result is important because it shows that we can overcome eBSV constraint in banana breeding programs.

La polyploïdie est un processus important et un moteur de la diversification et de l'évolution des plantes. Peu de polyploïdes naturels ont été décrits chez Juniperus, un genre de conifère représenté par 75 espèces d'arbres ou arbustes à feuilles persistantes, largement réparties dans l'hémisphère nord. Dans ce travail de recherche, l’implication de la polyploïdie dans l'évolution de Juniperus et l’élucidation des mécanismes sous-jacents à ces événements de polyploïdisation sont explorées. La taille du génome (TG) et le niveau de ploïdie ont été évalués chez 111/115 taxons en utilisant la cytométrie en flux et les comptages chromosomiques. Le taux de polyploïdie chez les genévriers s’est avéré être exceptionnellement élevé : 15 taxons sont des tétraploïdes et un seul taxon (J. foetidissima) est hexaploïde. Juniperus foetidissima représente le seul conifère hexaploïde découvert à ce jour à part Sequoia sempervirens. Nous avons également utilisé des approches de modélisation phylogénétique pour déterminer la TG ancestrale dans les trois clades de Juniperus et pour reconstruire le processus évolutif de la polyploïdisation chez ce genre. Au moins 10 événements de polyploïdisation ont eu lieu au cours de l'évolution et de la diversification de Juniperus. Nous avons ensuite exploré l’origine de la polyploïdie chez certaines espèces méditerranéennes. La variation de la TG et le niveau de ploïdie de deux variétés de J. sabina ont été estimés : Les populations échantillonnées de J. sabina var. sabina se sont avérées être diploïdes, tandis que les populations de J. sabina var. balkanensis étaient toutes tétraploïdes. Ces derniers auraient été issus d'une ancienne hybridation entre le tétraploïde J. thurifera et le diploïde J. sabina. Dans les Alpes françaises, où J. sabina var. sabina et J. thurifera sont en sympatrie, des individus présentant des morphologies intermédiaires entre ces deux espèces sont observés. Suite à des estimations des TG, de séquençage des ITS et de régions chloroplastiques, ces individus sont considérés comme des hybrides triploïdes. Enfin, l’utilisation des marqueurs AFLP pour déchiffrer les relations phylogénétiques entre des espèces méditerranéenne a montré que plusieurs pools génétiques contribuent à la diversité de Juniperus. Aussi ces marqueurs ont contribué à la découverte des contributions de ces pools génétiques aux taxons polyploïdes. Alors que les populations libanaises de l'hexaploïde J. foetidissima sont issues d'une lignée ancestrale unique, la population grecque semble résulter d'un mélange inégal de deux lignées anciennes. Ces deux lignées contribuent également au tétraploïde J. thurifera. Cette analyse a également montré que l’espèce méditerranéenne J. excelsa et l’espèce africaine J. procera partagent la même lignée ancestrale. Cependant, des analyses supplémentaires sont nécessaires pour une interprétation plus complète des données. L'importance de l'hybridation interspécifique et de la polyploïdie dans l'évolution des espèces de Juniperus nécessite d’amples recherches visant à comprendre le lien entre ces mécanismes et l'adaptation de ces espèces à un large spectre d'habitats extrêmes. Ces recherches futures devraient aussi contribuer à découvrir comment les espèces de conifères peuvent s’adapter aux changements climatiques. / Polyploidy is considered as an important phenomenon and a key driving force for plant diversification and evolution. Few natural polyploid species have been described in Juniperus, a coniferous genus represented by 75 species of evergreen trees or shrubs widely distributed in the North Hemisphere. The occurrence of polyploidy in the evolution of this genus as well as a more comprehensive view of pathways that were involved in these polyploidization events are explored in this research work. Genome size (GS) and ploidy level assessments were conducted on 111/115 taxa using flow-cytometry and chromosome counts. Juniperus holds an exceptionally high rate of polyploidy, 15 taxa being tetraploids and just one (J. foetidissima) being hexaploid. It represents the only hexaploid conifer discovered to date after Sequoia sempervirens. We also used phylogenetically-informed trait evolution modelling approaches to determine ancestral GS in the three clades of Juniperus and to reconstruct the evolutionary process of polyploidization in Juniperus. At least 10 polyploidization events have occurred during Juniperus evolution and diversification. We then explored the origin of polyploidy in selected Mediterranean species. The GS variation and the ploidy level of two J. sabina varieties were estimated: J. sabina var. sabina sampled populations were shown to be diploid, while J. sabina var. balkanensis populations were all tetraploid. The latter has been postulated to have arisen from an ancient hybridization between the tetraploid J. thurifera and the diploid J. sabina. In the French Alps, where J. sabina var. sabina and J. thurifera occur in sympatry, individuals with intermediate morphologies between these two species are observed. Evidences based on GS assessments, ITS and chloroplastic sequences demonstrated these individuals as triploid hybrids. Finally, the use of AFLP markers to decipher phylogenetic relationships between Mediterranean and Eastern Mediterranean species showed that multiple lineages contributes to Juniperus diversity and shed light on some polyploid taxa origins. While the Lebanese populations of the hexaploid J. foetidissima are issued from a unique ancestral lineage, the Greek population seems to be the result of an unequal admixture of two ancient lineages. These two lineages contribute also to the tetraploid J. thurifera. This analysis showed also that the Mediteranean J. excelsa and the African taxa J. procera shares the same ancestral lineage. However, further analyses are needed for a more complete interpretation of the data. The importance of interspecific hybridization and of polyploidization in the evolution of Juniperus species argues in favor of the development of researches aiming at understanding the link between these mechanisms and the adaptation of those species to a wide range of extreme habitats. Such future researches should contribute to predict how conifer species may adapt to dramatic changes in the Earth’s climate.