Spatiotemporal distribution of ploidy levels and ploidy specific transcriptome during Tomato fruit development | Distribution spatio-temporelle des niveaux de ploïdie et du transcriptome associés durant le développement du fruit de Tomate

Francés. L’endoréduplication, qui est la source majeure d’endopolyploïdie chez les Plantes, est un processus cellulaire durant lequel la quantité d’ADN nucléaire (ploïdie) est augmentée par une succession de réplications du génome sans division cellulaire. L’endoréduplication est le résultat de la capacité des cellules à transformer le classique cycle cellulaire en un cycle cellulaire partiel, l’endocycle, où la synthèse de l’ADN intervient indépendamment de la mitose. Chez les plants, l’endoréduplication est présente dans de nombreux organes et types cellulaires et notamment ceux ayant un fort intérêt agronomique, comme la partie charnue (péricarpe) du fruit de Tomate dans lequel les niveaux de ploïdie sont important. A la fin du développement du fruit de tomate, le péricarpe est composé d’une population hétérogène de cellules dont les niveaux de ploïdie et la tailles varient. De plus, à ce stade, des gènes présentent des profils d’expression spécifiquement lié aux niveaux de ploïdie. Cependant, peu de données sont disponible à propos de l'engagement et la progression de l’endoreduplication dans les cellules durant le développement du fruit de tomate ou son effet sur l’expression des gènes. Afin d’expliquer pourquoi une population hétérogène de cellule co-existent dans le péricarpe et comme base de description des régulations transcriptionnelles par l’endoréduplication dans le péricarpe, la thèse a eu d’étudier cette population hétérogène de cellule afin d’établir les bases de détermination des programmes génétiques mis en place par l’endoreduplication. Donc, j’ai cartographié le dynamisme des niveaux de ploïdie et de l’expression des gènes en fonction des niveaux de ploïdie dans le péricarpe au cours du développement précoce du fruit, à 6-, 9- et 12 jours après anthèse. Les données ont montré qu’un doublement de l’expression était présent en relation avec le doublement de ploïdie et l’endoreduplication est déjà bien en place, organisée en gradient dans le péricarpe à 6DPA. En utilisant les données produites, une carte virtuelle des niveaux de ploïdie et de l’expression des gènes sera établie au cours de du développement du péricarpe du fruit de Tomate.

Inglés. Endoreduplication is a cellular process during which nuclear DNA content (ploidy) is increased through successive genome duplication without cell division. Endoreduplication plays pivotal functions throughout the plant life cycle such as morphogenesis or cell specification, and also in response to environmental stresses. Another potential role of endoreduplication is that, by increasing gene copy number, transcription could be increased. In Tomato, the fruit pericarp tissue (fleshy part) is composed of a heterogeneous population of cells displaying a large variation of ploidy levels reaching up to 256c (c = haploid genome quantity). In this tissue, these high ploidy levels are generally correlated with large cells. However, little is known about the onset and progression of endoreduplication during tomato fruit growth and its consequences on the regulation of cell size and gene expression. We therefore aim to determine the in situ distribution of gene expression based on the ploidy levels in the pericarp during fruit development.For that, ploidy distribution in the pericarp is first quantified in situ by Fluorescent in situ Hybridization (FisH). In parallel, cell size is measured to study the potential link between ploidy and cell growth. Second, RNA extracted from nuclei sorted based on their ploidy level are used for sequencing. From this transcriptome data, a search for potential markers of ploidy and/or genes having a ploidy specific expression will be done. These ploidy distribution and transcriptomics experiments are done by harvesting fruits at five stages from 6 to 12 days post anthesis (dpa) during fruit growth. Using this data a virtual map of ploidy distribution and gene expression will be done for early development of Tomato fruit pericarp.