Caractérisation de génomes mosaïques de plantes cultivées : évaluation méthodologique et application aux bananiers

De nombreuses plantes cultivées sont issues d'évènements d'hybridations intersubspécifiques qui sont associés à leur processus de domestication et leur diversification. C'est, par exemple, le cas des bananiers cultivés qui sont des hybrides diploïdes ou triploïdes, propagés par multiplication végétative et issus d'hybridations entre des sous-espèces et des espèces du genre Musa, réparties dans différentes régions et îles du Sud-Est asiatique. Les génomes résultant de ces hybridations ont une structure en mosaïque de séquences d'origines ancestrales différentes qui peut être caractérisée par des méthodologies d'inférence locale des états ancestraux (ILEA). Ces méthodologies ont été développées principalement dans le cadre de la génétique humaine, pour des contextes qui ne sont pas forcément compatibles avec ceux de certaines plantes cultivées. L'objectif des travaux de thèse était d'évaluer et d'appliquer des méthodologies pour élucider les structures mosaïques de génomes de plantes cultivées avec le bananier en tant que cas d'étude. Un programme permettant de simuler des données de génotypage et de comparer des résultats d'inférence locale a été mis en place pour évaluer l'impact de différentes caractéristiques possibles de jeux de données de plantes non modèles sur les performances de méthodes d'ILEA. Trois méthodes d'ILEA publiées ont été comparées via les simulations. Cela a montré que des niveaux élevés de différenciation entre les populations ancestrales ainsi qu'un nombre limité de générations après les évènements d'hybridation permettent une inférence ancestrale plus exacte par les méthodes d'ILEA. Par ailleurs, l'exactitude de l'inférence par ces méthodes a été modérément affectée par un faible nombre de représentants de populations ancestrales, la variation du nombre de populations ancestrales, par l'autofécondation chez une population ancestrale et la multiplication végétative chez les individus hybrides. Ces méthodes peuvent donc être utilisées pour l'inférence ancestrale chez des plantes cultivées si toutes les populations ancestrales sont représentées dans les jeux de données. Dans un second temps, des données SNP obtenues à partir du reséquençage de 115 accessions de bananiers diploïdes ont été analysées. Ces accessions comprennent des bananiers sauvages de diverses espèces et sous-espèces du genre Musa et des bananiers cultivés. Une approche basée sur la détermination de ratios de couverture allélique a été utilisée pour sélectionner des individus non ou peu introgréssés, représentants de groupes génétiques ancestraux connus des bananiers cultivés. Cette approche permet de visualiser une origine ancestrale locale à partir de groupes génétiques représentés et a permis aussi la détection de zones du génome des bananiers qu'il n'a pas été possible d'assigner à une origine et qui pourraient être issues de groupes génétiques inconnus. Cela confirme des travaux récemment publiés sur l'existence d'un ou deux contributeurs ancestraux des bananiers cultivés pour lesquels des représentants n'ont pas encore été identifiés. Un sous-jeu de données de 14 accessions cultivées, sans introgressions visibles de contributeurs inconnus, a été analysé par les trois méthodes d'ILEA. Deux d'entre elles ont montré des résultats d'inférence fortement corrélés et des profils de mosaïques similaires à ceux obtenus avec les ratios alléliques. Cela tend à montrer que parmi les méthodes d'ILEA testées, les méthodes basées sur les HMM sont utilisables sur des jeux de données de plantes non modèles si les groupes ancestraux sont caractérisés et ce même avec peu de représentants disponibles. Les 14 accessions étudiées sont majoritairement issues de Nouvelle-Guinée, zone d'origine des pôles M. a. ssp. banksii et M. schizocarpa. Les mosaïques obtenues illustrent une contribution plus répandue que prévu de M. schizocarpa aux génomes de bananiers cultivés.