L’amélioration de la qualité du fruit de tomate dépend largement de la variation génétique. A la suite de la domestication et de la sélection moderne, la diversité moléculaire chez la tomate a été profondément réduite, limitant les possibilités d’amélioration. De nouveaux marqueurs moléculaires révélant les polymorphismes nucléotidiques (SNP) constituent des outils précieux pour saturer les cartes génétiques et identifier des QTL (quantitative trait loci) et des associations chez une espèce peu polymorphe comme la tomate. Les objectifs de cette étude étaient de caractériser la diversité génétique de la tomate au niveau moléculaire et de tenter d’identifier des QTL, des gènes et des protéines responsables de la variation de caractères de qualité du fruit. Pour cela, trois études indépendantes ont conduit à (1) la découverte de nouveaux marqueurs SNP, (2) leur utilisation en génétique d’association et (3) l’analyse de la diversité du protéome en relation avec des caractères physiologiques du fruit.Dans la première étude, nous avons comparé deux plateformes de reséquençage pour reséquencer des zones ciblées couvrant environ 0.2% du génome de deux accessions contrastées. Plus de 3000 SNP sont été identifiés. Nous avons ensuite validé 64 SNPs en développant des marqueurs CAPS. Nous avons ainsi montré l’intérêt des techniques de reséquençage pour la découverte de SNP chez la tomate et produit des marqueurs simples qui peuvent être utiles pour caractériser de nouvelles ressources.Nous avons ensuite développé un ensemble de 192 SNPs et génotypé une collection de 188 accessions comportant des accessions cultivées, des types “cerise” et des formes sauvages apparentées et recherché des associations avec 10 caractères de qualité du fruit. Une quarantaine d’associations a été détectée dans des régions où des QTL avaient été préalablement identifiés. D’autres associations ont été identifiées dans de nouvelles régions. Nous avons ainsi confirmé le potentiel de la génétique d’association pour la découverte de QTL chez la tomate. Finalement une approche combinant l’analyse du protéome, du métabolome et de traits phénotypiques a été mise en oeuvre pour étudier la variabilité naturelle de la qualité du fruit de huit lignées contrastées et de quatre de leurs hybrides, à deux stades de développement (expansion cellulaire et orange-rouge). Nous avons identifié 424 spots protéiques variables en combinant électrophorèse bidimensionnelle et nano LC MS/MS et construit une carte de référence du protéome de fruit de tomate. En parallèle, nous avons mesuré la variation de teneurs en 34 métabolites, les activités de 26 enzymes et cinq caractères phénotypiques. La variabilité génétique et les modes d’hérédité ont été décrits. L’intégration des données a été réalisée par construction de réseaux de corrélations et régression sPLS. Plusieurs associations ont été détectées intra et inter niveau d’expression, permettant une meilleure compréhension de la variation de la qualité des fruits de tomate / Fruit quality in tomato is highly dependent on genetic variation. Following domestication and modernbreeding, molecular diversity of tomato has been strongly reduced, limiting the possibility to improvetraits of interest. New molecular markers such as single nucleotide polymorphisms (SNP) constituteprecious tools to saturate tomato genetic maps and identify quantitative trait loci (QTL) andassociations in a poorly polymorphic species like tomato. The objectives of this study were tocharacterize tomato genetic diversity at the molecular levels and to try to identify QTLs, genes andproteins responsible for fruit quality traits in tomato. For this purpose, three independent studies wereconducted leading to the discovery of new SNP markers, their use for association study and finally theanalysis of proteome diversity in relation to physiological phenotypes. We first used two nextgenrationsequencing platforms (GA2 Illumina and 454 Roche) to re-sequence targeted sequencescovering about 0.2% of the tomato genome from two contrasted accessions. More than 3000 SNPswere identified between the two accessions. We then validated 64 SNPs by developing CAPS markers.We thus showed the value of NGS for the discovery of SNPs in tomato and we produced low costCAPS markers which could be used to characterize other tomato collections. A SNPlexTM arraycarrying 192 SNPs was then developed and used to genotype a broad collection of 188 accessionsincluding cultivated, cherry type and wild tomato species and to associate these polymorphisms to tenfruit quality traits using association mapping approach. A total of 40 associations were detected andco-localized with previously mapped QTLs. Some other associations were identified in new regions.We showed the potential of using association genetics in tomato. Finally, a new analytical approachcombining proteome, metabolome and phenotypic profiling were applied to study natural geneticvariation of fruit quality traits in eight diverse accessions and their four corresponding F1s at cellexpansion and orange-red stages. We identified 424 variable spots by combining 2-DE and nano LCMS/MS and built the first comprehensive proteome reference map of the tomato fruit pericarp at twodevelopmental stages from the 12 genotypes. In parallel, we measured the variation of 34 metabolites,26 enzyme activities and five phenotypic traits. A large range of variability and several inheritancemodes were described in the four groups of traits. Data integration was achieved through sPLS andcorrelation networks. Many significant associations were detected within level and between levels ofexpression. This systems biology approach provides better understanding of networks of elements(proteins, enzymes, metabolites and phenotypic traits) in tomato fruits

Des épisodes climatiques de sècheresse et/ou de hautes températures peuvent engendrer de fortes pertes de rendement pour les cultures de céréales au champ. Un QTL associé au rendement et à ses composantes a été détecté dans quatre populations de blé (Triticum aestivum L.) sur le bras long du chromosome 3B « qYDH.3BL ». Deux populations d’haploïdes doublés (RAC875/Kukri et Excalibur/Kukri) et deux populations de lignées recombinantes (RAC875/Kukri et Gladius/Drysdale) ont été utilisées pour cartographier finement le QTL, au même titre que l’identification de gènes candidats. Ces quatre populations ont été testées sous des conditions environnementales variées, incluant des périodes de sécheresse et/ou hautes températures en Australie et au Mexique. Des modèles statistiques mixtes et linéaires décomposant les variations génétiques et non-génétiques ont été utilisés pour la détection de QTL en considérant dans un premier temps chaque environnement unique, puis en considérant les environnements multiples dans une analyse commune. Les allèles de RAC875, Drysdale et Excalibur à ce locus ont montré une hausse du rendement de 5 à 12.5 % comparées à celles de Gladius ou Kukri. Un total de trente-sept marqueurs moléculaires a été cartographié dans la région du QTL. Les marqueurs moléculaires ont été sélectionnés (i) par comparaison avec une carte génétique publiée du chromosome 3B, ou (ii) en désignant de nouveaux marqueurs moléculaires sur les séquences de BAC-end, de contig ou de gènes provenant du projet de séquençage du chromosome 3B (3BSEQ, http://urgi.versailles.inra.fr/, cv. Chinese Spring). Ceci a permis la construction d’une carte génétique consensus du locus qYDH.3BL . A ce jour, aucun QTL associé au rendement ou ses composantes en condition de sécheresse et/ou de hautes températures n’a encore été cloné positionellement chez le blé tendre. Les marqueurs moléculaires de la région d’intérêt ont été utilisés pour cartographier physiquement des contigs, soit par PCR, soit par comparaison de séquences in silico. La région du QTL inclus un total de huit contigs physiques comprenant 85 gènes annotés. L’utilisation de base de données de transcris biologiques publiques ou internes ont été utilisées pour détecter la présence de ces gènes, réduisant la liste à soixante-cinq gènes. Sur les contigs ayant une confiance élevée, aucun des vingt gènes n’a été exprimé différentiellement entre RAC875 et Kukri. Cependant, un gène présentant du polymorphisme dans sa séquence ainsi qu’une délétion/insertion d’un segment portant 12 gènes ont été découvert permettant ainsi de continuer à affiner la liste de gènes candidats. Les trois lignées parentales (RAC875, Drysdale et Excalibur) qui ont l’allèle liée au haut rendement ont le même haplotype pour ce gène, et la même délétion/insertion en opposition au deux autres lignées parentales Gladius et Kukri. Ainsi, dans ce travail de thèse nous avons pu confirmer la présence d’un QTL répondant aux stresses environnementaux sur le chromosome 3BL dans différentes populations et différents environnements, identifier des gènes candidats sous le QTL, et proposer une liste restreinte pour de futures analyses sur la base de données d’expression et de polymorphismes entre les parents des populations de cartographie. / Drought and heat can occur during the growth cycle of crops and severely reduce yield. A QTL associated with yield and yield-related component was found in four wheat populations (Triticum aestivum L.) on the long arm of chromosome 3B “qYDH.3BL”. The four populations were grown under various climatic conditions including drought, heat and combinations of both in a number of different areas (Australia and Mexico). Linear mixed models that partition and account for genetic and non-genetic or extraneous variation were used to detect loci in single-environment and/or multi-environment QTL analysis using ASReml-R. The alleles carried by RAC875, Excalibur or Drysdale improved grain yield by between 5% and 12.5%. Two doubled haploid populations (RAC875/Kukri and Excalibur/Kukri) and two recombinant inbred line populations (RAC875/Kukri and Gladius/Drysdale) were used to fine map qYDH.3BL and identify candidate gene(s). A total of thirty-seven molecular markers were mapped on one or both genetic maps of chromosome 3B enabling development of a consensus genetic map of the qYDH.3BL region. The markers were selected based on comparisons with a published “neighbour map” of chromosome 3B or designed using either BAC-end, contig or gene sequences from the chromosome 3B sequencing project; 3BSEQ http://urgi.versailles.inra.fr/ (cv. Chinese Spring). A positional cloning approach was used to identify candidate genes for qYDH.3BL. Molecular markers from the targeted region were assigned to physical contigs by screening the chromosome 3B BAC library experimentally using PCR or in silico by sequence comparison. A total of eight physical contigs containing 85 genes, were anchored to the qYDH.3BL region. Public and in-house resources of wheat transcript sequences were used to restrict the gene list to 65 expressed genes. Based on comparison of the 65 gene sequences to gene probes in a drought transcriptomic database, three genes were found to be differentially expressed between RAC875 and Kukri under drought conditions. Short genomic sequence reads (10× coverage) from each of the five parental lines (RAC875, Kukri, Excalibur, Gladius and Drysdale) were mapped against the 65 genes for polymorphism discovery. One gene exhibited sequence polymorphism between the drought tolerant parents (RAC875, Excalibur and Drysdale) and the drought-sensitive parents (Gladius and Kukri). In addition, presence/absence polymorphisms were consistently detected throughout a region containing 12 genes, indicating that the drought tolerant parents may have a deletion (or alien introgression) in this region. Thus, in this work, we confirmed the genetic effect of qYDH.3BL in multiple environments and multiple populations, saturated the target region with new molecular markers and defined a preliminary list of genes located in the qYDH.3BL region and selected candidate genes for further investigations.

Chez les espèces fruitières, la floraison est un évènement majeur qui influencera fortement la fructification. Ce processus, finement régulé par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux, est encore peu connu. Chez le cerisier doux (Prunus avium), les fleurs ne s’épanouissent qu’après avoir satisfait des besoins en froid et en chaud. Les effets du changement climatique sur la floraison sont déjà notables et pourraient induire d’importantes pertes économiques. La compréhension des déterminants génétiques et moléculaires impliqués dans la floraison permettra l’amélioration des programmes de sélection variétale visant l’obtention d’arbres adaptés aux futures conditions climatiques. L’objectif de cette thèse est d’accroître les connaissances sur ces déterminants et d’identifier les gènes contrôlant la floraison chez le cerisier. En étudiant les deux familles intra spécifiques ‘Regina’ × ‘Lapins’ et ‘Regina’ × ‘Garnet’, la détection de nombreux quantitative trait loci (QTL) sur l’ensemble des groupes de liaisons (GL) a permis de confirmer la forte implication des besoins en froid dans la floraison ainsi que la complexité de ces caractères. Un QTL à effet majeur a été localisé sur le GL4. Dans les régions couvertes par les QTL contrôlant la date de floraison, une centaine de gènes candidats (GC) pour ce caractère a été identifiée. Un sous ensemble de ces GC a ensuite été étudié pour leur expression au cours du développement des bourgeons par PCR quantitative (qPCR). A terme, ces travaux serviront de bases pour l’identification et la sélection de gènes qui permettront l’obtention de génotypes adaptés aux futures conditions climatiques. / In fruit species, the flowering is a major event which strongly influences fructification. This process tiny controlled by many genetic and environmental factors is still little known. In sweet cherry (Prunus avium), flowers open out only after having satisfied chill and heat requirements. The effects of climate change on the flowering are already notable and could induce important economic losses. Identification of genetic and molecular determinants involved in the flowering will allow the improvement of varietal selection programs to obtain trees adapted to future climate conditions. Objective of this thesis is to increase the knowledge of these determinants and identify genes involved in flowering in sweet cherry. By studying two intraspecific progenies ‘Regina’ × ‘Lapins’ and ‘Regina’ × ‘Garnet’, detection of many quantitative trait loci (QTL) on all linkage groups (LG) has enabled us to confirm the strong involvement of chill requirements in the flowering as well as the complexity of these traits. QTL with major effect was localized on the LG4. In regions covered by all the QTLs controlling flowering date, a hundred candidate genes (CG) for this trait was identified. A subset of these GC was then studied for their expression during development of buds by quantitative PCR (qPCR). In the long term, this work will serve as a basis for the identification and selection of genes that allow obtaining genotypes adapted to future climate conditions.

L'objectif de la thèse est de caractériser la variabilité génétique de la tolérance à la chaleur chez le porc P.n r.roissance.Dans un premier temps, l'effet de deux envîrnnnements climatiques (tempéré, TEMP vs. tropical humide, TROP) sur les performances de production et les réponses thermorégulatrices des porcs en croissance a été évalué.Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé le déterminisme génétique de l'adaptation à la chaleur chez le porc en croissance.Les 2 analyses ont permis de proposer des régions qui affectent significativement: les caractères de croissance, l'ingestion, l'efficacité alimentaire, l'épaisseur de lard et les caractères de réponse de thermorégulation sur le chromosome sur SSC 2, 5, 8, 10, 11 et 15. Les mutations des gènes MC4R et IGF2 semblent avoir un effet sur les températures corporelles. Des interactions entre ces mutations et des ré ions sur le énome ont été détectées. / The aim of the thesis is to characterize the genetic variability of heat tolerance in pork P.ngrowth.Initially, the effect of two climatic events (temperate, TEMP vs. tropical moist, TROP) on production performance and thermoregulatory responses of growing pigs was evaluated.In a second step, we characterized the genetic determinism of heat adaptation in growing pigs.The two analyzes made it possible to propose regions that significantly affect: growth characteristics, ingestion, feed efficiency, blubber thickness and thermoregulatory response characteristics on the chromosome on SSC 2, 5, 8, 10, 11, and 15. Mutations in the MC4R and IGF2 genes appear to have an effect on body temperatures. Interactions between these mutations and ions on the enome have been detected.

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L’hypertension constitue un facteur majeur de risque de maladies cardiovasculaires et touche à un pourcentage important de la population humaine. Il s’agit d’une maladie complexe étant donné son caractère multifactoriel. La régulation de la pression artérielle (PA) est sous contrôle de plusieurs gènes, appelés loci pour traits quantitatifs ou QTL, et elle est le résultat de leur interaction. Étant donné que la PA est un trait quantitatif sous contrôle de plusieurs composantes comme les facteurs génétiques et environnementaux, l’étude de l’hypertension est limitée chez les populations humaines. Ainsi la stratégie principale pour l’étude de cette maladie est l’identification de QTL à PA chez des souches congéniques de rat construites à partir des lignées hyper- et normotendues; à savoir les souches Dahl salt-sensitive [1] et Lewis, respectivement. Des études précédentes dans notre laboratoire ont localisé trois QTL à PA au niveau du chromosome 18 chez le rat. Au cours de ce projet, de nouvelles sous-souches ont été construites afin de raffiner la cartographie de ces QTL. Ainsi, les C18QTL1, C18QTL3 et C18QTL4 ont été définis. Des analyses moléculaires ont été effectuées sur deux gènes candidats pour le C18QTL3; à savoir, Adrb2 et Nedd4l associés précédemment à l’hypertension. La comparaison des résultats de séquençage des régions régulatrices et codantes de ces deux gènes, ainsi que leur analyse d’expression par qRT-PCR chez les souches contrastantes DSS et Lewis, n’ont pas montré de différence significative pouvant expliquer la variation du phénotype observé. Des études plus poussées devront être effectuées sur ces deux gènes et, le cas échéant, l’analyse d’autres gènes contenus dans le C18QTL3 devra être entamée afin d’identifier le gène responsable de ce QTL. / Hypertension is a major risk factor in cardiovascular disease and affects a large percentage of human population. It is a complex disease because of its multifactorial nature. Blood pressure (BP) regulation is controlled by several genes, known as quantitative trait loci or QTL, and results from their interaction. Given that BP is a quantitative trait influenced by several components such as genetic and environmental factors, the study of hypertension is limited in humans. As a result, the main strategy in the study of this disease is the identification of BP QTL in congenic rat strains established from hyper- and normotensive breeds, namely, Dahl salt-sensitive [1] and Lewis. Previous studies showed the existence of three QTL in rat chromosome 18. For this project, new congenic sub-strains were developed in order to refine these QTL containing regions. Thus, C18QTL1, C18QTL3 and C18QTL4 were defined. Molecular analyses were carried out for two candidate genes contained in C18QTL3; namely Adrb2 and Nedd4l previously associated with hypertension. Comparison of the sequencing results from regulatory and coding regions of the two genes, as well as their expression analyses, showed no significant difference able to account for the variation of the observed phenotype distinguishing DSS from Lewis. Further investigation of these two genes must be conducted and, if needed, analyses of other genes contained in C18QTL3 should be undertaken in order to uncover the locus responsible for the QTL.

La raréfaction des ressources en eau associée au changement climatique menace particulièrement la durabilité de la viticulture en climat Méditerranéen. Pour y faire face, la création ou le choix de cépages économes en eau et suffisamment vigoureux en cas de déficit hydrique se présente comme un levier important. Une compréhension approfondie des mécanismes qui gouvernent le maintien de l'état hydrique par la plante est indispensable pour avancer dans cette direction. Dans ce travail les déterminants génétiques et physiologiques de l'utilisation de l'eau ont été explorés chez la vigne. Une descendance F1, issue d'un croisement entre les cépages Syrah et Grenache, a été soumise à deux scénarios hydriques dans des pots (bonne irrigation et déficit modéré) en combinant de nouveaux outils de phénotypage, une démarche de génétique quantitative (pour la détection de QTLs) et des approches physiologiques. L'analyse de l'architecture génétique du maintien du potentiel hydrique par la plante, plus ou moins efficace en cas de déficit hydrique (i.e. iso- ou aniso-hydrique), a révélé un double déterminisme, impliquant non seulement la régulation stomatique de la transpiration mais également le maintien de la conductance hydraulique à travers la plante. Nous avons démontré l'existence d'une action indirecte de l'acide abscissique sur la fermeture stomatique à travers une diminution de la conductance hydraulique dans la feuille avec une variabilité génétique reliée aux comportements iso- ou aniso-hydriques. Par ailleurs, nous avons mis en évidence une variabilité génétique importante de la transpiration nocturne, liée à celle de l'efficience d'utilisation de l'eau, avec des déterminants génétiques et physiologiques que nous avons identifiés. Au-delà de l'utilité des QTLs détectés pour l'amélioration variétale, les résultats originaux de ce travail démontrent l'intérêt de la génétique quantitative pour progresser dans la compréhension de mécanismes physiologiques. / In Mediterranean regions, water scarcity associated with climate change particularly threatens the sustainability of viticulture. Breeding grapevine for reduced water use and maintained production is therefore of major interest. This requires a comprehensive knowledge of the plant physiological responses to drought. In this study we focused on the determinism of transpiration rate as a key trait regulating water status in plant tissues, and on its relationship with water-use efficiency (WUE). We used a F1 progeny from a cross between cultivars Syrah and Grenache and combined powerful phenotyping tools on potted plants submitted to either well-watered or mild deficit conditions with quantitative genetics (for QTL detection) and physiological experiments. Analysis of the genetic control of water status maintenance in the plant, more or less efficient under soil water deficit (i.e. iso- or anisohydric), revealed a dual physiological determinism with a key role for plant hydraulic conductance beside that of stomatal control of transpiration. An indirect role of abscisic acid on stomatal conductance was also evidenced, mediated by the downregulation of leaf hydraulic conductance, with a genetic variability which correlated with genetic variation in iso- or aniso-hydric behaviour. We then revealed wide genetic variations in nocturnal transpiration, which correlated with variations in water use efficiency, and identified corresponding genetic and physiological determinants. In a final switch to the field, we showed consistency between QTLs detected for daytime WUE in pots and in the vineyard. Beyond the potential interest of the QTLs detected in this study for breeding prospects, this work demonstrated the benefits of quantitative genetics to shed light on ecophysiological and physiological processes.

Dans toutes les espèces, les mutations et les réarrangements chromosomiques constituent des moteurs de l’évolution des génomes. Ils génèrent une diversité génétique à l’origine de la variation phénotypique observée entre les individus d’une même espèce. Cette variation est particulièrement importante chez les levures. Elles constituent donc d’excellents modèles pour déterminer les origines génétiques de la variation intra-spécifique. C’est dans ce contexte que ce travail s’est focalisé sur l’étude de la variation de résistance à l’ammonium et aux antifongiques azolés chez deux espèces de levures : Saccharomyces cerevisiae et Lachancea kluyveri. L’analyse des origines génétiques de la résistance à ces composés à mis en évidence que les variations génétiques pouvaient avoir lieu à plusieurs niveaux : séquence codante pour la résistance à l’ammonium et séquence régulatrice pour la résistance aux antifongiques. De plus, la réalisation d’expériences d’évolution adaptative a permis de mettre en évidence que l’adaptation à un nouvel environnement se faisait par dosage génique via l’acquisition d’un chromosome supplémentaire chez les espèces étudiées. / In all species, mutations and chromosomal rearrangements are drivers of genomes evolution. These processes generate the genetic diversity at the origin of the phenotypic variations observed between the individuals of the same species. This variation is essential for their adaptation to a new environment. The yeasts are isolated from various ecological and geographical niches and show an important phenotypic variation. According to these characteristics, they are excellent modelorganisms to determine the genetic origins of the observed phenotypic variation. In this context, the study focused on the variation of resistance to ammonium and azole antifungals within two yeast species: Saccharomyces cerevisiae and Lachancea kluyveri. The analyses of the genetic origin of the resistance to these compounds show that this genetic variation could occur at several levels: coding sequence for resistance to ammonium and regulatory sequence for resistance to antifungal agents. In addition, evolving experiments have showed that the adaptation to a new environment was done by gene dosage, through the acquisition of extrachromosomes in both species studied.