Organisation du complexe d'espèce et décryptage des structures des génomes en mosaïque interspécifiques chez les agrumes

Les études préexistantes identifient quatre taxons de base (C. reticulata les mandariniers, C. maxima les pamplemoussiers, C. medica les cédratiers et C. micrantha) à l’origine de l’ensemble des formes cultivées suite à des événements de réticulations. Il en résulte des structures génotypiques complexes, généralement fixées par l’apomixie, fortement hétérozygotes et formées d’une mosaïque de grands fragments chromosomiques d’origines phylogénétiques différentes. La structuration de la variabilité phénotypique suggère que la différenciation initiale des taxons ancestraux est à l’origine d’une part importante de la variabilité utile des agrumes. La connaissance de l’origine des formes cultivées et de leurs structures phylogénomiques est donc indispensable à la bonne gestion des collections et à l’optimisation des programmes d’amélioration génétique. A cette fin, cette thèse explore différentes approches d’analyse de la diversité des génomes. Elle a bénéficié de l’évolution rapide des NGS et propose une utilisation raisonnée des outils disponibles en fonction des questions de recherches. Une analyse plus poussée a été conduite sur les limettiers et citronniers. Le pyroséquençage 454 (Roche) d’amplicons a été utilisé pour décrypter la structure en mosaïque interspécifique du chromosome 2 de 50 variétés à partir d’une information haplotypique multilocus et pour identifier des marqueurs SNP diagnostiques des taxons ancestraux. Ces marqueurs ont permis, en association avec des SSR et indels, d’apporter un nouvel éclairage sur l’origine des limettiers et citronniers, par un génotypage exhaustif des collectionsInra/Cirad et Ivia. Enfin, les données de reséquençage complet Illumina réalisé par le Consortium Citruseq/Citrusgenn de sept variétés de limettiers et de citronniers comparées à celles de représentants des taxons ancestraux nous ont permis de reconstituer la structure interspécifique de leurs génomes et de schématiser leurs caryotypes phylogénomiques. Les différentes approches ont conduit à des conclusions convergentes. Nos résultats confirment les hypothèses concernant la séquence évolutive à l’origine des bigaradiers (C. aurantium), des orangers (C. sinensis) et des pomelos (C. paradisi) à partir des pools géniques de C. maxima et C. reticulata. Ils mettent en évidence de fréquentes introgressions de C. maxima dans le génome de mandariniers considérées comme représentatifs de C. reticulata. Les contributions relatives de ces deux taxons ancestraux aux génomes de nombreuses variétés de petits agrumes (mandariniers, tangors et tangelos) ont pu être estimées. Les limettiers et citronniers résultent de multiples évènements de réticulation et C. medica est identifié comme parent mâle de la majorité des variétés diploïdes. Deux grands groupes de citronniers, sont différenciés, ceux issus d’hybridations directes C. reticulata × C. medica et ceux impliquant trois taxons ancestraux (C. maxima, C. reticulata et C. medica). Le bigaradier serait le parent femelle à l’origine des citronniers type Lisbonne (C. limon). Les limettiers de type Mexicain (C. aurantifolia) seraient issus d’une hybridation directe C. micrantha × C. medica. Enfin, les limes à gros fruits, triploïdes, ont deux origines. Les types Tahiti résulteraient probablement de la fécondation d’un ovule de citronnier type Lisbonne par un gamète diploïde de limettier type Mexicain. L’autre grand type serait issu d’un backcross entre C. aurantifolia (gamète diploïde) et C. medica. Ces connaissances sur la structure génomique des espèces secondaires permettent d’envisager une reconstruction d’idéotypes à partir du germplasm des taxons ancestraux. Elles ouvrent également la voie à des études de génétique d’association s’appuyant sur la phylogénomique des gènes impliqués dans l’élaboration des caractères de qualité, de résistance et d’adaptation. Enfin, les marqueurs diagnostiques d’espèces développés trouveront de nombreuses applications pour la caractérisation des collections et diverses études de génétiques.