Au vu de l'impact croissant du changement climatique global et en particulier de la sécheresse sur les forêts, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de réponse des arbres face à des variations de disponibilité en eau. Ces dernières années, des études ont montré un contrôle épigénétique et notamment par la méthylation de l'ADN de la plasticité phénotypique des plantes en réponse aux variations environnementales. Dans ce contexte, cette thèse visait à évaluer le rôle de la méthylation de l'ADN des cellules du méristème apical caulinaire dans la plasticité développementale de la tige feuillée en réponse à des variations de disponibilité en eau chez le peuplier, un arbre modèle. A cette fin, le méthylome de la chromatine non condensée dans le méristème apical caulinaire de Populus trichocarpa a été caractérisé. Ensuite, l'impact de variations de disponibilité en eau sur la méthylation de l'ADN a été étudié dans l'apex caulinaire de différents hybrides (P. × euramericana). Les loci et les réseaux de gènes affectés pour leur expression et leur méthylation ont ainsi été identifiés. Ces travaux ont montré que dans le méristème apical caulinaire, la majorité des gènes étaient dans un état non condensé de la chromatine et méthylés dans leur corps. Ils ont également mis en évidence une forte variation de la méthylation globale de l'ADN selon les génotypes et en réponse à des variations de disponibilité en eau. De plus, des corrélations ont été établies entre les niveaux de croissance des arbres et de méthylation globale de l'ADN dans l'apex caulinaire. Enfin, les variations de la méthylation de l'ADN en réponse aux variations de la disponibilité en eau s'accompagnent de variations d'expression et ont ciblé particulièrement des gènes impliqués dans la signalisation par les phytohormones ou la morphogenèse. Ainsi, les travaux effectués lors de cette thèse suggèrent un rôle de la méthylation de l'ADN dans la plasticité phénotypique en réponse à des variations de disponibilité en eau chez le peuplier via le contrôle de l'expression de réseaux de gènes dans le méristème apical caulinaire.

Au vu de l’impact croissant du changement climatique global et en particulier de la sécheresse sur les forêts, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de réponse des arbres face à des variations de disponibilité en eau. Ces dernières années, des études ont montré un contrôle épigénétique et notamment par la méthylation de l’ADN de la plasticité phénotypique des plantes en réponse aux variations environnementales. Dans ce contexte, cette thèse visait à évaluer le rôle de la méthylation de l’ADN des cellules du méristème apical caulinaire dans la plasticité développementale de la tige feuillée en réponse à des variations de disponibilité en eau chez le peuplier, un arbre modèle. A cette fin, le méthylome de la chromatine non condensée dans le méristème apical caulinaire de Populus trichocarpa a été caractérisé. Ensuite, l’impact de variations de disponibilité en eau sur la méthylation de l’ADN a été étudié dans l’apex caulinaire de différents hybrides (P. × euramericana). Les loci et les réseaux de gènes affectés pour leur expression et leur méthylation ont ainsi été identifiés. Ces travaux ont montré que dans le méristème apical caulinaire, la majorité des gènes étaient dans un état non condensé de la chromatine et méthylés dans leur corps. Ils ont également mis en évidence une forte variation de la méthylation globale de l’ADN selon les génotypes et en réponse à des variations de disponibilité en eau. De plus, des corrélations ont été établies entre les niveaux de croissance des arbres et de méthylation globale de l’ADN dans l’apex caulinaire. Enfin, les variations de la méthylation de l’ADN en réponse aux variations de la disponibilité en eau s’accompagnent de variations d’expression et ont ciblé particulièrement des gènes impliqués dans la signalisation par les phytohormones ou la morphogenèse. Ainsi, les travaux effectués lors de cette thèse suggèrent un rôle de la méthylation de l’ADN dans la plasticité phénotypique en réponse à des variations de disponibilité en eau chez le peuplier via le contrôle de l’expression de réseaux de gènes dans le méristème apical caulinaire. / Predicted climate changes and particularly drought represent a major threat to forest health. Therefore, understanding mechanisms that control trees response to variations in water availability is of great interest. These last years, epigenetic marks such as DNA methylation have been involved in plant phenotypic plasticity in response to environmental stresses. In this context, this work aimed at assessing the role of shoot apical meristem cells DNA methylation in the shoot developmental plasticity towards variations in water availability in poplar, a model tree. For this purpose, the methylome of non condensed chromatin in Populus trichocarpa shoot apical meristem was characterized. Then, the impact of variations in water availability on shoot apex DNA methylation in different hybrids (P. × euramericana) was studied. Loci and gene networks affected by DNA methylation and expression changes were thus identified. This work showed that in shoot apical meristem, most of the genes was in non condensed chromatin state with DNA methylation in their body. A strong variation in DNA methylation depending on genotypes and water availability was highlighted. Moreover, correlations between trees growth and shoot apex DNA methylation levels were established. Lastly, DNA methylation changes in response to variations in water availability correlated to expression variations were identified for genomic loci and gene networks. Thus, the work performed during this thesis suggests a role for DNA methylation in poplar phenotypic plasticity in response to variations in water availability through the control of gene networks transcription in the shoot apical meristem.

Analyse de la diversité inter et intra-spécifique des paramètres de l’architecture des systèmes racinaires chez les Solanacées. Les racines des plantes jouent un rôle important pour garantir productivité et résistance à de nombreux stress. Dans le nouveau contexte agricole, l’importance de ce système racinaire et de sonarchitecture sont remises au premier plan. Notre étude porte sur la dynamique de l’architecture racinaire des solanacées, qui contient un ensemble d’espèces horticoles importantes pour l’alimentation. Notre travail porte sur 32 génotypes, parmi 3 groupes d’espèces: aubergines, piments et tomates.Dans cette étude, nous proposons tout d’abord une analyse de la diversité inter et intraspécifique de l’architecture racinaire à travers l’évaluation d’un ensemble de traits qui sont aussi les paramètres d’un modèle dynamique de simulation (ArchiSimple : Pagès et al, 2012). Cette première évaluation a été faite en pots, en utilisant un milieu très favorable à la croissance des plantes et à l’enracinement. Nous montrons que les traits racinaires choisis présentent en effet des variations d’origine génétique, généralement plus fortes entre espèces qu’au sein des espèces. Nous avons également observé des corrélations entre certains traits qui révèlent des compromis ou des coordinations dans les processus de développement.Pour aller plus loin dans la signification des traits racinaires choisis et leur stabilité vis‐à‐vis des conditions environnementales, nous avons également évalué ces traits en conditions de culture hydroponique. C’est un milieu reconnu comme radicalement différent, intéressant pour les possibilités de visualisation des racines qu’il offre. Un dispositif avec des rhizotrons hydroponiques a été construit spécifiquement pour cette expérimentation. Nous avons confirmé, dans ces nouvelles conditions, les différences d’origine génétique entre les différents génotypes utilisés. De plus, nous avons comparé de manière systématique les valeurs de traits mesurés avec celles de la précédente expérimentation. Certains traits se révèlent stables ou très corrélés (e.g. diamètres, distances interramification)alors que d’autres présentent des différences beaucoup plus fortes (e.g. vitesses de croissance, vitesses d’émergence des racines adventives).Une troisième expérimentation, utilisant différentes combinaisons de greffage entre génotypes, nous a permis d’approfondir la question du contrôle des traits par des interactions au sein de la plante: soit à courte distance au sein du système racinaire, soit à plus longue distance parle système aérien. Deux traits importants ont été étudiés (le diamètre apical et la densité de ramification) en utilisant des combinaisons de génotypes ayant des valeurs contrastées par rapport à ces traits. Il en ressort des réponses très différentes, avec un effet marqué du greffon sur les111RésuméBui H.H. (2015), Diversité inter- et intra-spécifique des paramètres racinaires chez les Solanacées diamètres, révélant qu’une partie au moins du contrôle de ce trait est effectuée par le système aérien, et un effet faible ou inexistant du greffon sur la densité de ramification, révélant un contrôle local de ce trait, par des interactions à courte distance entre les racines. Cette expérimentation par greffage a montré un potentiel très intéressant pour mettre en lumière divers mécanismes de contrôle des traits au sein de la plante entière.Cette étude mérite d’être prolongée par des analyses plus systématiques des déterminismes de variation des traits de l’architecture racinaire, et par des simulations par modèle qui permettront de synthétiser les conséquences des variations de traits sur les performances globales des systèmes racinaires pour la prospection du sol. / Analysis of the inter and intra specific diversity of the parameters of the root system architecture in the Solanaceae.Plant roots play an important role to ensure the productivity and the resistance to manystresses. In new agricultural context, the importance of root system and its architecture are placed tothe forefront. Our study focuses on the root architecture dynamics of Solanaceae, which contains aseries of important horticultural species for the alimentation. Our work was based on 32 genotypesbelonging to three groups of species: aubergines, capsicums, and tomatoes.In this study, we propose firstly an analysis of inter‐ and intra ‐ specific diversity of rootarchitecture through evaluating a set of traits which are also the parameters of a dynamic simulationmodel (ArchiSimple: Pagès et al, 2012). The experiment in pots with a very favorable condition forplant growth and rooting was conducted for the first evaluation. It showed that the selected roottraits present an effect of genetic ‐ originated variations and this effect is usually stronger amongspecies than within species. We also found correlations between certain traits, which revealcompromises or coordinations in the developmental processes.In order to go deeper into the signification of selected root traits and their stability toenvironmental conditions, we also evaluated these traits in hydroponic culture. This environment isradically different, and interesting for its possibilities to visualize the roots. An experimental setupwith hydroponic rhizotrons was specially built for this experiment. In the new conditions, the genetic‐ originated differences between different genotypes used also were found. In addition, wecompared systematically the traits values with those of the previous experiment. Certain traits arestable or highly correlated (e.g., apical diameter, inter‐branch distance), while others are muchdifferent (e.g., root growth rate, emission rate of adventitious roots).In a third experiment, we used different grafting combinations between genotypes todeepen the question of the control of root traits by interactions within plant: either short distancecontrol within root system or long distance control by aerial system. Two important root traits (apicaldiameter and branching density) have been studied by grafting between genotypes which havecontrasting values on these traits. The different responses appear: a significant effect of scion ondiameters, which indicate that at least of this trait is controlled by shoot system, and a weak effect orno effect of scion on branching density, revealing the local control of this trait, by short distanceinteractions between the roots. This experiment showed a great potential of grafting to highlightvarious control mechanisms of root traits within whole plant.AbstractBui H.H. (2015), Diversité inter- et intra-spécifique des paramètres racinaires chez les Solanacées 113This study deserve to be extended by more systematic analysis of determinisms of variationsof root architecture traits, and by using simulation model which allow to integrate the consequencesof traits variations on global performances of root system for prospecting of soil.