Immune response provides vertebrates an important mechanism to fight pathogens and to reduce the incidence of diseases. Defining the molecular basis of antibody response may facilitate genetic improvement in the immune response of animals to pathogens. For almost 4 decades, antibody titers in response to challenge by sheep red blood cells (anti-SRBC) have provided an investigative tool in the efforts to define molecular mechanisms that underlie vertebrate immune response. The overall objective of this dissertation research was to identify DNA markers associated with anti-SRBC response in chickens. Specific objectives were: to develop a resource population for QTL analysis for anti-SRBC, to identify DNA markers and genes associated with primary anti-SRBC, and to evaluate the allelic frequencies in non-selected chicken populations of candidate markers associated with either high or low anti-SRBC response. These objectives tested the hypothesis that genetic control of a chicken's response to SRBC is polygenic. The resource population developed consisted of F1, backcross, and F2 derived from reciprocal crosses of birds from parental lines in the 28th generation of divergent selection for low (L) and high (H) anti-SRBC. The mean anti-SRBC titers of the parental lines were significantly different, with 11.5 for H and 2.6 for L (P<0.05). That for the 4 groups of F2 progeny ranged from 6.3 to 7.5, while those of the 8 groups of backcross progeny ranged from 3.9 to 13.3. Four of 555 random primers used to screen the parental H and L anti-SRBC lines were informative by amplifying seven line-specific fragments (P<0.0025). Each of the 7 line-specific fragments was converted to a sequence characterized amplified region (SCAR) within which single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified and tested for association with anti-SRBC. Only two of the seven SCARs in the parental lines were associated (P<0.05) with anti-SRBC level in the backcross resource population. Additionally, from analysis of the parental L and H anti-SRBC lines using microarrays, a total of 57 line-specific SNPs were also identified. Twenty of the line-specific SNPs were in and/or near genes previously reported to have immunity-related function. Microarray-based gene expression profiling of pooled RNA samples from L and H anti-SRBC birds identified three differentially expressed genes. In summary, this dissertation describes resources that include candidate SCARs and SNPs as well as differentially expressed genes that may be useful for the identification of genes that underlie antibody response. / Ph. D.

Des génotypes adaptés à des environnements contrastés ont de grandes chances de se comporter différemment lorsqu’ils sont placés dans des conditions similaires et contrôlées, notamment si leur sensibilité aux signaux environnementaux et/ou leur croissance intrinsèque sont limitées à différents niveaux. De ce fait, la variabilité observée dans les populations naturelles peut être utilisée comme une source illimitée de nouveaux allèles ou gènes pour l’étude des bases génétiques de la variation des traits quantitatifs. Mon travail de doctorat a consisté en l’analyse de la variabilité naturelle pour la croissance et la réponse à l’environnement chez Arabidopsis thaliana. Le but des approches de génétique quantitative est de comprendre comment la diversité génétique et épigénétique contrôle la variabilité phénotypique observée dans les populations à différentes échelles, au cours du développement et sous différentes contraintes environnementales. De plus, ces analyses ont pour objectif de comprendre comment les processus adaptatifs et démographiques influencent la fréquence de ces variants dans les populations en fonction de leur environnement local. Ainsi, l’étude de la variabilité naturelle peut être appréhendée en utilisant diverses approches, de la génétique et des méthodes de biologie moléculaire aux études écologiques et évolutives. Au cours de mon doctorat, j’ai eu la chance de travailler sur plusieurs de ces aspects au travers de trois projets indépendants qui exploitent tous la variabilité naturelle d’A. thaliana.Le premier projet a consisté en l’analyse du pattern de polymorphisme observé dans des populations d’A. thaliana au gène MOT1 qui code pour un transporteur de molybdate (la forme assimilable du molybdène (Mo), un micro-élément essentiel) et qui est responsable d’une partie des variations de croissance et de fitness observées à l’échelle de l’espèce en fonction de la disponibilité en Mo des sols. J’ai montré à différentes échelles géographiques que le pattern de polymorphisme à MOT1 ne reflète pas une évolution neutre mais présente plutôt des traces de sélection diversifiante. Ce travail a contribué à renforcer l’hypothèse selon laquelle des mutations au niveau du gène MOT1 pourraient avoir été sélectionnées dans certaines populations pour faire face aux niveaux élevés de Mo observés dans certains sols et potentiellement délétères malgré leur effet négatif sur des milieux pauvres en Mo.Le deuxième projet portait sur la caractérisation et l’analyse fonctionnelle de deux récepteur-kinase putatifs (RLK) identifiés de part leurs effets sur la croissance foliaire spécifiquement en réponse à un stress induit par du mannitol mais pas sous d’autres contraintes osmotiques. La fonction de ces récepteurs chez A. thaliana -qui n’est pas connu pour produire du mannitol- peut paraître intrigante. Les différentes expériences réalisées au cours de cette thèse nous ont cependant permis de construire un modèle selon lequel ces récepteurs pourraient être activés par le mannitol produit par certains pathogènes tel que les champignons et participer aux réponses de défense de la plante.Le troisième projet a été réalisé en collaboration avec l’équipe de Michel Vincentz (CBMEG, Brésil) et de Vincent Colot (IBENS, Paris) et consiste en l’analyse de l’occurrence de variants épigénétiques naturels au gène QQS dans différentes populations d’Asie Centrale et de leurs possibles conséquences phénotypique et adaptative.En conclusion, l’analyse des variants génétiques et épigénétiques naturels à l’origine des variations de biomasse en interaction avec l’environnement permet de comprendre comment l’évolution façonne la variabilité naturelle. / Genotypes adapted to contrasting environments are expected to behave differently when placed in common controlled conditions, if their sensitivity to environmental cues or intrinsic growth behaviour are set to different thresholds, or are limited at distinct levels. This allows natural variation to be exploited as an unlimited source of new alleles or genes for the study of the genetic basis of quantitative trait variation. My doctoral work focuses on analysing natural variation for shoot growth and response to the environment in A. thaliana. Natural variation analyses aim at understanding how molecular genetic or epigenetic diversity controls phenotypic variation at different scales and times of plant development and under different environmental conditions, and how selection or demographic processes influence the frequency of those molecular variants in populations for them to get adapted to their local environment. As such, the analysis of A. thaliana natural variation can be addressed using a variety of approaches, from genetics and molecular methods to ecology and evolutionary questions. During my PhD, I got the chance to tackle several of those aspects through my contributions to three independent projects which have in common to exploit A. thaliana natural variation. The first one is the analysis of the pattern of polymorphism from a set of 102 A. thaliana accessions at the MOT1 gene coding for a molybdate transporter (an essential micronutrient) and responsible for contrasted growth and fitness among accessions in response to Mo availability in the soil. I showed at different geographical scales that MOT1 pattern of polymorphisms is not consistent with neutral evolution and shows signs of diversifying selection. This work helped reinforce the hypothesis that in some populations, mutations in MOT1 have been selected to face soils rich in Mo and potentially deleterious despite their negative effect on Mo-limiting soils. The second project consists in the characterisation and functional analysis of two putative receptor-like kinases (RLKs) identified from their effect on shoot growth specifically under mannitol-supplemented media and not in response to other osmotic constraints. The function of such RLKs in A. thaliana, which is not known to synthesize mannitol was intriguing at first but, through different experiments, we built the hypothesis that those RLKs could be activated by the mannitol produced by some pathogens such as fungi and participate to plant defensive response. The third project, in collaboration with Michel Vincentz’s team from CBMEG (Brasil) and Vincent Colot (IBENS, Paris), consists in the analysis of the occurrence of natural epigenetic variants of the QQS gene in different populations from Central Asia and their possible phenotypic and adaptive consequences. Overall, these analyses of the genetic and epigenetic molecular variation leading to the biomass phenotype(s) in interaction with the environment provide clues as to how and where in the pathways adaptation is shaping natural variation.

As características genéticas das culturas agrícolas podem ser influenciadas pelo ambiente, interferindo na produtividade. Sendo assim, esta pesquisa visa entender como ocorre a interação entre genótipo e ambiente (IGA) e a interação entre quantitative trait locus (QTL) e ambiente (IQA), a fim de fornecer instrumentos que possam melhorar a produtividade. Em destaque, vemos que o modelo de efeitos principais aditivos e interação multiplicativa (AMMI), que considera como aditivos os efeitos principais de genótipo e ambiente e como multiplicativos os efeitos da interação, é uma importante ferramenta que permite estudar a interação com dados de ensaios multi-ambientais e apresentar boas previsões na detecção de QTL para novos ambientes. Para se levar em considera- ção a heterogeneidade da variância do erro ao longo dos ambientes, uma generalização do modelo AMMI é utilizada, o modelo AMMI ponderado ou W-AMMI. Nesta pesquisa, observando os dados resultantes de um experimento com 9 genótipos de milho conduzidos em 20 ambientes e 4 blocos, foram comparadas as análises da IGA utilizando o modelo AMMI e W-AMMI. Com um segundo conjunto de dados, resultantes do cruzamento das variedades de cevada Harrington e TR306, com 141 genótipos conduzidos em 12 ambientes foram comparados os resultados das análises da IGA e IQA utilizando os modelos AMMI e W-AMMI, sendo que foram propostas ponderações por linha (todos os ambientes para determinado genótipo ficam com o mesmo peso) e coluna (todos os genótipos para determinado ambiente ficam com o mesmo peso). / The genetic characteristics of crops can be influenced by the environment, interfering with productivity. This research intends to understand the genotype-by-environment interaction(IGA) and quantitative trait locus (QTL)-by-environment interection (IQA), in order to provide tools that can improve productivity. That the Additive Main Effects and Multiplicative Interactions (AMMI) model, has been widely used to study and understand these interactions and has shown to provide good interpretations of both IGA and IQA, as well as QTL detection. In order to take into account of the heterogeneity of error variance over the environments, a generalization of the AMMI model is used, the weighted AMMI or W-AMMI. In this study, observing the data resulting from an experiment with 9 maize genotypes conducted in 20 environments and 4 blocks, was used to compare the results between the AMMI and W-AMMI models. A second set of data, resulting a cross between the barley varieties Harrington and TR306, with 141 genotypes conducted in 12 environments, was used to compare the AMMI and two versions of the W-AMMI (equal weighs per row; and equal weights per column) models in terms of IGA, IQA and QTL detection.

Des changements de méthylation de l’ADN peuvent affecter l’expression des gènes et pour certains être transmis au travers des générations. De telles « épimutations » qui concernent des groupes de cytosines à proximité ou dans les gènes sont donc une source potentielle de variation phénotypique héritable en absence de changements de la séquence de l’ADN. Chez les plantes la méthylation de l’ADN est cependant principalement observée au niveau des séquences répétées. Il reste à déterminer dans quelle mesure les changements de méthylation au niveau de ce type de séquences peuvent être héritées et affecter les phénotypes. Afin de répondre à ces questions, plus de 500 épiRIL (epigenetic Recombinant Inbred Lines) quasi-isogéniques a été générée chez Arabidopsis thaliana. Cette population a été obtenue par le croisement d’un parent sauvage et d’un parent mutant pour le gène DDM1 présentant une très forte réduction du taux de méthylation de l’ADN. Après un rétrocroisement de la F1 avec une plante sauvage, les individus sauvages pour le gène DDM1 ont été sélectionnés et propagées sur 6 générations par autofécondation. Nous avons montré par l’analyse du méthylome de plus de 100 épiRIL que l’hypométhylation induite par ddm1 présente selon les séquences affectées différents degrés de transmission au travers des générations. La réversion de l’hypométhylation concerne des régions associées à une abondance élevée en sRNA de 24 nt. Nous avons utilisé l’hypométhylation stablement transmise dans les épiRIL induite par ddm1 afin de détecter des QTL (Quantitative Trait Loci) affectant le temps de floraison et la longueur de la racine primaire, deux caractères pour lesquels les variations observées dans les épiRIL présentent une héritabilité importante. En dernier lieu, nous avons recherché par différentes approches les variations causales de ces QTL. / Loss or gain of DNA methylation can affect gene expression and is sometimes transmitted across generations. Such epigenetic alterations, which concern clusters of cytosines located near or within genes, are thus a source of heritable phenotypic variation in the absence of DNA sequence change. In plants however, DNA methylation targets repeat elements predominantly and it remains unclear to which extent DNA methylation changes over repeat sequences can be inherited and affect phenotypes. To address these issues, a population of near-isogenic, epigenetic Recombinant Inbred Lines (epiRILs) was generated in Arabidopsis thaliana. These were derived from a cross between a wild type and an isogenic ddm1 mutant line, in which DNA methylation is compromised specifically over repeat elements. After backcrossing of the F1 and selection of the progeny homozygous for wild-type DDM1, the epiRILs were propagated through six rounds of selfing. Analysis of the methylomes of more than 100 epiRILs and of the parents, indicates that ddm1-induced hypomethylation exhibit different patterns of inheritance through generations. Reversion of ddm1-induced hypomethylation is observed for regions associated with high level of 24 nt siRNA. Based on these findings, stable ddm1-induced hypomethylated regions were used to map quantitative trait loci (QTL) for flowering time and primary root length, two complex traits for which substantial heritable variation is observed in the epiRIL population. We finally analysed these QTL by different approaches to find their causal variations.

Au cours des dernières décennies, une dégradation de la fertilité des vaches laitières, parallèlement à une augmentation de la production laitière a été observée. Des régions du génome, les QTL, affectent la fertilité femelle. Le but de ce travail de thèse est d’étudier la fertilité et certains paramètres zootechniques chez des vaches Prim'Hosltein en première lactation choisies pour leur haplotype favorable "fertil+" ou défavorable "fertil-" pour un QTL de fertilité situé sur le chromosome 3. Ce phénotypage a montré une meilleure fertilité et un meilleur bilan énergétique dans la première semaine de lactation pour les vaches "fertil+" par rapport aux vaches "fertil-". De plus, les vaches "fertil-" ont un flux d’ingestion plus rapide. Au pic de mobilisation, certains gènes du QTL étaient différentiellement exprimés dans le tissu adipeux des deux haplotypes. Dans les cellules de la granulosa, un de ces gènes, nommé Kirrel, est plus exprimé chez les vaches "fertil+" et sa protéine recombinante inhibe la sécrétion de progestérone in vitro. Notre travail a permis d'affiner les interactions génotype-phénotype liées à un QTL de fertilité et de mettre en avant un des possibles rôles d'un gène de ce QTL dans la fonction de reproduction chez la vache laitière. / In recent decades, the dairy cow fertility has declined, in parallel with an increase in milk production. Some regions of the genome, named QTL, affect female fertility. The purpose of this thesis is to study fertility and some zootechnical parameters in Prim'Hosltein cows in first lactation chosen for their favorable haplotype "fertil+" or unfavorable haplotype "fertil-" for one fertility QTL on chromosome 3. This phenotyping showed better fertility and energy balance in the first week of lactation for "fertil+" than for "fertil-" cows. In addition, "fertil-" cows had a higher eating rate. At the peak of mobilization, the QTL genes are differentially expressed in adipose tissue of "fertil+" and "fertil-" cows. In granulosa cells, one of these genes, named Kirrel, is higher expressed in "fertil+" cows and its recombinant protein inhibits the secretion of progesterone in vitro. Our work has contributed to refine interactions genotype-phenotype linked to one fertility QTL and highlighted one of the possible roles of a gene which belongs to this QTL in the reproductive function in dairy cows.

As características genéticas das culturas agrícolas podem ser influenciadas pelo ambiente, interferindo na produtividade. Sendo assim, esta pesquisa visa entender como ocorre a interação entre genótipo e ambiente (IGA) e a interação entre quantitative trait locus (QTL) e ambiente (IQA), a fim de fornecer instrumentos que possam melhorar a produtividade. Em destaque, vemos que o modelo de efeitos principais aditivos e interação multiplicativa (AMMI), que considera como aditivos os efeitos principais de genótipo e ambiente e como multiplicativos os efeitos da interação, é uma importante ferramenta que permite estudar a interação com dados de ensaios multi-ambientais e apresentar boas previsões na detecção de QTL para novos ambientes. Para se levar em considera- ção a heterogeneidade da variância do erro ao longo dos ambientes, uma generalização do modelo AMMI é utilizada, o modelo AMMI ponderado ou W-AMMI. Nesta pesquisa, observando os dados resultantes de um experimento com 9 genótipos de milho conduzidos em 20 ambientes e 4 blocos, foram comparadas as análises da IGA utilizando o modelo AMMI e W-AMMI. Com um segundo conjunto de dados, resultantes do cruzamento das variedades de cevada Harrington e TR306, com 141 genótipos conduzidos em 12 ambientes foram comparados os resultados das análises da IGA e IQA utilizando os modelos AMMI e W-AMMI, sendo que foram propostas ponderações por linha (todos os ambientes para determinado genótipo ficam com o mesmo peso) e coluna (todos os genótipos para determinado ambiente ficam com o mesmo peso). / The genetic characteristics of crops can be influenced by the environment, interfering with productivity. This research intends to understand the genotype-by-environment interaction(IGA) and quantitative trait locus (QTL)-by-environment interection (IQA), in order to provide tools that can improve productivity. That the Additive Main Effects and Multiplicative Interactions (AMMI) model, has been widely used to study and understand these interactions and has shown to provide good interpretations of both IGA and IQA, as well as QTL detection. In order to take into account of the heterogeneity of error variance over the environments, a generalization of the AMMI model is used, the weighted AMMI or W-AMMI. In this study, observing the data resulting from an experiment with 9 maize genotypes conducted in 20 environments and 4 blocks, was used to compare the results between the AMMI and W-AMMI models. A second set of data, resulting a cross between the barley varieties Harrington and TR306, with 141 genotypes conducted in 12 environments, was used to compare the AMMI and two versions of the W-AMMI (equal weighs per row; and equal weights per column) models in terms of IGA, IQA and QTL detection.

L’utilisation de variétés de plantes porteuses de gènes majeurs de résistance a longtemps été une solution privilégiée pour lutter contre les maladies des plantes. Cependant, la capacité des agents pathogènes à s’adapter à ces variétés après seulement quelques années de culture rend nécessaire la recherche de résistances à la fois efficaces et durables. Les objectifs de cette thèse étaient (i) d’identifier chez la plante des régions génomiques contraignant l’évolution des agents pathogènes en induisant des effets de dérive génétique et (ii) d’étudier l’impact des forces évolutives induites par la plante sur la capacité d’adaptation des pathogènes aux résistances variétales, l’ambition étant par la suite d’employer au mieux ces forces pour limiter l’évolution des pathogènes. Le pathosystème piment (Capsicum annuum) – PVY (Potato virus Y) a été principalement utilisé pour mener ces travaux de recherche. Afin de répondre au premier objectif, une cartographie de QTL (quantitative trait loci) sur une population biparentale de piment et une étude de génétique d’association sur une core-collection de piments ont été réalisées. Ces deux approches ont permis de mettre en évidence des régions génomiques sur les chromosomes 6, 7 et 12 impliquées dans le contrôle de la taille efficace des populations virales lors de l’étape d’inoculation du virus dans la plante. Certains de ces QTL ont montré une action vis-à-vis du PVY et du CMV (Cucumber mosaic virus) tandis que d’autres se sont révélés être spécifiques d’une seule espèce virale. Par ailleurs,le QTL détecté sur le chromosome 6 co-localise avec un QTL précédemment identifié comme contrôlant l’accumulation virale et interagissant avec un QTL affectant la fréquence de contournement d’un gène majeur de résistance. Pour répondre au second objectif, une analyse de la corrélation entre l’intensité des forces évolutives induites par la plante et une estimation expérimentale de la durabilité du gène majeur a été réalisée. De l’évolution expérimentale de populations de PVY sur des plantes induisant des effets de dérive génétique, de sélection et d’accumulation virale contrastés a également été effectuée. Ces deux études ont démontré qu’une plante induisant une forte dérive génétique associée à une réduction de l’accumulation virale permettait de contraindre l’évolution des populations virales, voire d’entraîner leur extinction. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le déploiement de déterminants génétiques de la plante qui influenceraient directement le potentiel évolutif du pathogène et permettraient de préserver la durabilité des gènes majeurs de résistance. / Plants carrying major resistance genes have been widely used to fight against diseases. However, the pathogensability to overcome the resistance after a few years of usage requires the search for efficient and durable resistances.The objectives of this thesis were (i) to identify plant genomic regions limiting pathogen evolution by inducinggenetic drift effects and (ii) to study the impact of the evolutionary forces imposed by the plant on the pathogenability to adapt to resistance, the goal being to further use these forces to limit pathogen evolution. The pepper(Capsicum annuum) – PVY (Potato virus Y) pathosystem has been mainly used to conduct these researches.Regarding the first objective, quantitative trait loci (QTL) were mapped on a biparental pepper population andthrough genome-wide association on a pepper core-collection. These approaches have allowed the detection ofgenomic regions on chromosomes 6, 7 and 12 controlling viral effective population size during the inoculationstep. Some of these QTLs were common to PVY and CMV (Cucumber mosaic virus) while other were virusspecific.Moreover, the QTL detected on chromosome 6 colocalizes with a previously identified QTL controllingPVY accumulation and interacting with a QTL affecting the breakdown frequency of a major resistance gene.Regarding the second objective, a correlation analysis between the evolutionary forces imposed by the plant andan experimental estimation of the durability of a major resistance gene has been done. Experimental evolution ofPVY populations on plants contrasted for the levels of genetic drift, selection and virus accumulation they imposedhas also been performed. Both studies demonstrated that a plant inducing a strong genetic drift combined to areduction in virus accumulation limits virus evolution and could even lead to the extinction of the virus population.These results open new perspectives to deploy plant genetic factors directly controlling pathogen evolutionarypotential and could help to preserve the durability of major resistance genes.

Les résistances génétiques permettent une lutte efficace contre les maladies des plantes cultivées mais sont limitées par les capacités d’évolution des bioagresseurs ciblés. Chez le piment, le fonds génétique peut améliorer la durabilité de la résistance au PVY conférée par le gène majeur pvr23. L’objectif de ma thèse était de caractériser les facteurs génétiques de l’hôte conditionnant la durabilité du gène majeur en répondant aux questions suivantes : (i) Quels sont leurs actions sur l’évolution des populations virales ? (ii) Correspondent-ils aux QTL (quantitative trait loci) de résistance partielle ? (iii) Sont-ils répandus au sein des ressources génétiques du piment ? Différentes expérimentations incluant des tests de résistances, d’évolution expérimentale et de compétition entre différents variants viraux, ont montré que les facteurs du fonds génétique augmentant la durabilité de pvr23 agissaient en : (i) diminuant la concentration virale dans la plante, (ii) en réduisant les probabilités de mutations du PVY vers le contournement du gène pvr23 et (iii) en ralentissant la sélection des variants viraux contournants. La détection de QTL et la cartographie des facteurs génétiques affectant la fréquence de contournement de pvr23 (QTL de durabilité) a mis en évidence quatre régions du génome du piment qui, par des effets additifs ou épistatiques, expliquent 70% de la variabilité phénotypique observée. La cartographie comparée montre que trois des quatre QTL de durabilité co-localisent avec des QTL affectant la résistance partielle, suggérant que les QTL de résistance partielle ont un effet pléiotropique sur la durabilité d’un gène majeur de résistance. L’étude d’une collection de 20 accessions de piment, porteuses de pvr23 ou pvr24(allèle très proche de pvr23) dans des fonds génétiques variés, a montré que les fonds génétiques favorables à la durabilité de ces allèles de résistance sont fréquents dans les ressources génétiques du piment. Ces résultats mettent en évidence que la durabilité d’un gène majeur de résistance peut-être fortement augmentée lorsqu’il est associé à des facteurs génétiques réduisant la multiplication du pathogène. De plus, la fréquence de contournement du gène majeur s’est révélée être un caractère très héritable (h²=0.87) et la détection de QTL affectant ce caractère est possible. La sélection directe pour de tels QTL est donc envisageable et ouvre de nouvelles perspectives pour préserver la durabilité des gènes majeurs de résistance utilisés en sélection variétale. / Genetic resistances provide an efficient control of crop diseases but are limited by pathogen adaptation.In pepper, the durability of the pvr23 allele, conferring resistance to Potato virus Y (PVY), was demonstrated todepend on the plant genetic background. The aim of my PhD thesis was to characterize the host genetic factorsaffecting the durability of the major resistance gene pvr23 and to answer to the following question s: (i) What istheir action on the evolution of the viral population? (ii) Is there identity between the QTLs (quantitative traitloci) controlling the partial resistance and the QTLs affecting the durability of pvr23? (iii) Are these genetic factorswidespread among the genetic resources of pepper? Various experiments including resistance testing,experimental evolution and competition between various PVY variants, enabled to show that the genetic factorsaffecting the durability of pvr23 acted in: (i) decreasing the viral accumulation, (ii) decreasing the probability ofacquisition of resistance breaking (RB) mutations by PVY and (iii) slowing down the selection of RB variants. QTLdetection and mapping of genetic factors affecting the frequency of pvr23 RB showed that four loci actingadditively and in epistatic interactions explained together 70% of the variance of pvr23 breakdown frequency.Comparative mapping between these QTLs and QTLs affecting partial resistance showed that three of the fourQTLs controlling the frequency of pvr23 RB are also involved in quantitative resistance, suggesting that QTLs forquantitative resistance have a pleiotropic effect on the durability of the major resistance gene. Analysis of acollection of 20 pepper accessions, carrying pvr23 or pvr24 (allele closely related to pvr23) in various geneticbackgrounds, showed that genetic backgrounds favorable to the durability of the pvr2-mediated resistance arewidespread in the genetic resources of pepper. These results highlight that the durability of a major resistancegene can be strongly increased when associated with genetic factors decreasing the pathogen multiplication.Moreover, the frequency of a major gene RB is a highly heritable trait and QTLs detection for this trait isachievable. The direct selection for such QTLs opens new prospects to preserve the durability of major resistancegenes used by breeders.

L'avènement des marqueurs moléculaires dans les années 80 a ouvert de nouvelles perspectives pour l'identification de locus impliqués dans la variation de caractères quantitatifs (QTL). De nombreuses études, notamment théoriques, ont montré que l'utilisation en sélection des marqueurs associés aux QTL (la Sélection Assistée par Marqueurs, SAM) pourrait permettre un gain d'efficacité par rapport à la sélection conventionnelle. En génétique végétale, la plupart des expériences de détection de QTL sont réalisées dans des populations issues du croisement entre deux lignées pures. Ainsi, beaucoup de moyens se retrouvent concentrés sur une base génétique étroite. Pourtant la probabilité de détecter des QTL est plus importante dans des populations avec une base génétique large, impliquant plus de deux parents car la diversité génétique est plus importante. Dans un contexte multiparental, le cas des populations multiparentales connectées, c'est-à-dire issues de croisements ayant un des parents en commun, présente un intérêt majeur puisque les connexions entre populations permettent pour un effectif global donné d'augmenter la puissance de détection des QTL, de comparer pour chaque QTL l'intérêt relatif de plusieurs allèles, et d'étudier leurs éventuelles interactions avec le fonds génétique. En termes de SAM, on peut penser que les marqueurs seront particulièrement intéressants dans un tel contexte pour diriger les croisements entre individus, afin de contrôler les recombinaisons entre les différents génomes parentaux et d'aider à la sélection d'individus qui cumulent les allèles favorables provenant des différents parents de départ. Aussi l'objectif de ce programme est-il de valider l'intérêt d'un schéma de SAM dans un dispositif multiparental connecté. Un croisement diallèle entre quatre lignées de maïs a permis de générer 6 populations de 150 plantes F2 chacune. La détection de QTL sur ce dispositif de 900 individus a été réalisée pour différents caractères grâce à MCQTL qui permet de prendre en compte les connexions entre populations. La comparaison des QTL détectés population par population et ceux détectés sur le dispositif complet en prenant en compte les connexions ou non, montre que l'analyse globale du dispositif en prenant en compte les connexions entre populations permet un gain de puissance substantiel et conduit à une meilleure précision de la localisation des QTL. A partir de ces résultats nous avons mis en place trois cycles de sélection sur marqueurs dans deux schémas présentant des objectifs distincts : i. obtenir un matériel plus précoce, pour le premier ii. augmenter le rendement tout en conservant une humidité des grains constante à la récolte pour le second. Pour pouvoir suivre la transmission des allèles parentaux aux QTL au cours des générations, un programme de calcul de probabilités d'identité par descendance adapté au dispositif à été développé. L'évaluation expérimentale du progrès génétique nous a permis de mettre en évidence, après 3 cycles de sélection, un gain significatif de précocité de 3 jours pour le schéma floraison et un gain significatif de 3.2 quintaux de rendement pour le schéma rendement. Parallèlement, nous avons comparé par simulation différents schémas de sélection, en nous basant sur le dispositif expérimental mis en place (nombre et effet des QTL, h²

La verticilliose est une maladie vasculaire des plantes dont les symptômes typiques sont un flétrissement des parties aériennes, des feuilles chlorosées puis séchées, et dans les cas de maladie grave la mort de la plante. Au niveau des racines on observe une coloration brune du tissu conducteur. Cette maladie est causée par un champignon du sol du genre Verticillium. Les espèces majeures V. dahliae et V. albo-atrum sont responsables de pertes importantes de rendement sur de nombreuses cultures. Le champignon entre dans la racine par des blessures ou par des fissures au niveau de sites d’émergence de racines latérales, puis il avance vers le cylindre central et envahit les vaisseaux du xylème. Sa croissance reste pendant longtemps limitée aux vaisseaux qu’il colonise en avançant vers les parties aériennes de la plante. Aux stades tardifs, le champignon sort du cylindre central et colonise les autres tissus. En Europe, V. albo-atrum constitue l’une des principales causes de maladies chez la luzerne pérenne et est à l’origine de pertes économiques très importantes. La capacité de V. albo-atrum de survivre dans le sol ainsi que sa localisation protégée dans le cylindre centrale des plantes infectées en font un pathogène difficile à combattre, la lutte génétique par sélection de variétés tolérantes apparaissant comme une approche prometteuse. Cependant, la capacité des microorganismes pathogènes de s’adapter rapidement à des nouvelles plantes hôtes est une menace bien connue de la durabilité des variétés résistantes. Au laboratoire, des travaux ultérieurs ont établi que la plante modèle des légumineuses Medicago truncatula, une espèce sauvage proche de la luzerne cultivée, peut être utilisée pour étudier les mécanismes de résistance et sensibilité vis-à-vis de V. alboatrum. Une lignée résistant et une lignée sensible ont été identifiées et l’étude de la descendance d’un croisement entre ces deux lignées a permis d’identifier un locus majeur (Quantitative trait locus, QTL) contrôlant la résistance à une souche de V. albo-atrum isolée de la Luzerne (Ben et al., 2013 ; Negahi en 6e co-auteur). Ce travail a également montré qu’il existait une grande biodiversité au sein de l’espèce M. truncatula par rapport à la réponse à cette souche de V. albo-atrum. / Verticillium wilt, caused by Verticillium albo-atrum (Vaa) and Verticillium dahliae (Vd), is responsible for yield losses in many economically important crops. The capacity of pathogenic fungi to adapt to new hosts is a well-known threat to the durability of resistant crop varieties. Medicago truncatula is a good model for studying resistance and susceptibility to Verticillium wilt in legume plants. Phenotyping a population of inbred lines from a cross between resistant parent line A17 and susceptible parent F83005.5 contributed to the identification of a first QTL controlling resistance to an alfalfa strain of Vaa in M. truncatula. Then, 25 M. truncatula genotypes from a core collection and six Vaa and Vd strains were used to study the potential of non-host Verticillium strains isolated from different plant species to infect this legume plant, and the plant’s susceptibility to the pathogens. The experiment was arranged as factorial based on a randomized complete block design with three replications. The wilt symptoms caused by Vaa and Vd were scored on a disease index scale from 0 to 4, during 30 days after inoculation of ten day-old plantlets. Disease severity was quantified by the parameters Maximum Symptom Scores (MSS) and Areas Under the Disease Progress Curves (AUDPC). Highly significant differences were observed among plant genotypes and fungal strains, and their interaction was also significant. The correlation between MSS and AUDPC was 0.86 and highly significant. The most severe symptoms were caused by the alfalfa strain Vaa-V31-2 and the least severe by Vd-JR2, as shown by mean values obtained on the 25 genotypes. M. truncatula genotype TN8.3 was identified as the most susceptible genotype by mean values obtained with the 6 fungal strains, whereas F11013-3, F83005.9 and DZA45.6 were highly resistant to all strains studied. The results were used to choose parents for studying the genetics of resistance in M. truncatula to a nonalfalfa Verticillium strain. So, in the second part of this work, genotype A17 which was susceptible and genotype F83005.5 which was resistant to the potato strain Vaa-LPP0323 and recombinant inbred lines (RILs) from a cross between these genotypes were selected in order to study the genetic control of resistance to this strain of the pathogen. Our experimental design was a randomized complete blocks with 116 RILs and three replications. High genetic variability and transgressive segregation for resistance to Vaa-LPP0323 were observed among RILs. A total of four QTLs controlling resistance to Vaa-LPP0323 were detected for the parameters MSS and AUDPC. The phenotypic variance explained by each QTL (R2) was moderate, ranging from 3 to 21%. A negative sign of additive gene effects showed that favourable alleles for resistance come from the resistant parent.