Sélection génomique chez le pin maritime

Abstract

Le programme d’amélioration génétique du pin maritime (Pinus pinaster Ait.) a été initié dans les années 1960. Il vise à développer des variétés améliorées en terme de croissance, de rectitude et d’adaptation au milieu. Les valeurs génétiques des arbres sont classiquement estimées à partir de l’observation des performances phénotypiques et des données de pedigree.L'amélioration génétique des espèces animales et végétales fait actuellement face à un nouveau paradigme avec l'avènement de technologies de caractérisation de leur génome. Ainsi, la sélection génomique permet de prédire la valeur génétique des individus à partir d'un grand nombre de marqueurs moléculaires et d'un modèle calibré sur une population de taille limitée. Le potentiel de cette approche est considérable pour les arbres forestiers afin de raccourcir la durée des cycles de sélection et de diminuer les coûts associés au phénotypage de traits complexes. Toutefois, les modèles de sélection génomique actuellement proposés dans le domaine forestier présentent une précision de prédiction insuffisante, qui est de plus rarement évaluée au sein des familles. Il s’agit pourtant d’un préalable nécessaire afin de réaliser une sélection efficace et de permettre aussi une gestion explicite de la diversité. Egalement, l’absence de prise en compte de données environnementales dans les processus d’évaluation génétique fait cruellement défaut dans l’optique proposer des variétés adaptées aux conditions environnementales futures.Les travaux réalisés au cours de cette thèse visent à définir les conditions de mise en œuvre de la sélection génomique chez le pin maritime. Dans un premier temps, il s’agit d’évaluer la capacité prédictive des modèles de sélection génomique, à l’échelle globale et intrafamiliale. Pour cela, 850 individus échantillonnés dans seulement 40 familles de pleins-frères ont été génotypés avec 8235 marqueurs SNP (Single Nucleotid Polymorphism) et phénotypés pour les caractères ciblés par le programme d’amélioration. La structure originale de la population permet de révéler que malgré un niveau de précision global plutôt satisfaisant, la précision intra-famille était en moyenne nulle. Une approche de simulation complémentaire nous a permis d’identifier que la taille de notre population de calibration, pourtant classique dans le domaine forestier, se situe en dessous d’un seuil critique à partir duquel la sélection génomique peut pleinement révéler son potentiel en captant la ségrégation mendélienne.La deuxième partie de cette thèse s’attache à étendre les modèles précédemment décrits en introduisant une dimension environnementale. Des données longitudinales de croissance du bois obtenus pour 650 nouveaux individus ont été modélisées au regard de variables environnementales à l’aide d’une régression aléatoire. L’intégration de données génomiques dans ce modèle (génotypage sur 3835 SNP) permet d’estimer les valeurs génétiques de façon continue le long d’un gradient environnemental. Prendre en compte la plasticité phénotypique des arbres via l’inférence des normes de réaction apparait comme clé pour la sélection génomique dans un contexte de changement climatique.L’ensemble de ces résultats démontre que l’implémentation de la sélection génomique chez le pin maritime, et plus généralement chez les arbres forestiers, est pleinement envisageable, mais que la réflexion sur la construction de la population de calibration et la prise en compte de la plasticité phénotypique sont des prérequis essentiels afin d’en démontrer tout le potentiel.