Histoire évolutive et impact des différents processus évolutifs sur la diversité génétique de l’abricotier (Prunus armeniaca L.)

Abstract

L’abricotier cultivé (Prunus armeniaca L.) appartient au genre Prunus, de la sous-famille des Prunoideae qui comprend la totalité des arbres fruitiers à noyaux de la famille des Rosaceae. Il fait partie de la section taxonomique Armeniaca (Lam.) Koch. qui se présente comme un complexe d’espèces diploïdes, inter-fertiles avec un génome d’environ 200-220 Mbp (n=8). La section Armeniaca comprend deux espèces cultivées, P. armeniaca (fruitière) et P. mume (ornementale) ; mais également cinq espèces encore disponibles à l’état sauvage en Asie Centrale et en Asie du Nord-Est, le plus souvent en altitude. Dans ce contexte, mon travail de thèse vise à mieux comprendre les différents processus de l’histoire évolutive d’une espèce fruitière pérenne et comment ceux-ci influent sur la variabilité et la structuration génétique de l’espèce cultivée. Ceci inclut son adaptation à de multiples et changeantes conditions environnementales mais également à l’action de l’Homme au travers de la domestication, de la sélection et de l’amélioration génétique et son effet sur l’architecture génomique de l’abricotier.Dans un premier temps, des études de diversité réalisées à l’aide de marqueurs moléculaires de type microsatellites ont été réalisées chez l’abricotier et ses espèces apparentées, sauvages, afin de clarifier les généalogies et révéler les processus évolutifs qui sont à l’origine de la forme cultivée, fruitière. Notre étude de phylogéographie nous a permis de détecter des groupes génétiques différenciés résultant de l’histoire climatique passée de la planète mais également d’hybridation interspécifique et de flux de gènes récurrent entre individus sauvages et domestiques. Plusieurs événements indépendants de domestication ont ainsi été mis en évidence, ils sont à l’origine de l’abricotier cultivé en Occident, en Chine et en Asie Centrale.La même approche a été utilisée dans un second temps afin de décrire la diversité et la structuration génétique de P. brigantina Vill., la seule espèce européenne de la section Armeniaca, ce qui nous a conduit à préciser sa classification dans le genre Prunus.Enfin dans la troisième partie de cette thèse, la diversité génétique a cette fois été étudiée à l’échelle du génome complet de l’abricotier. L’objectif ici était de rechercher les régions génomiques permettant de différencier les groupes domestiques, européens et chinois, des populations sauvages d’Asie Centrale. Ces zones de forte différenciation dans les génomes correspondent à des signatures de balayages sélectifs. Nous avons ainsi identifié plus de 1700 régions génomiques comme cibles probables de l’adaptation et de la domestication de l’abricotier, pour lesquelles 136 présentaient un fort degré de similarité pour tous les cultivars d’abricotiers indiquant 56 régions génomiques de domestication homologues, non-chevauchantes. Pour 48 de ces régions, nous disposons d’annotations fonctionnelles qui permettent de déterminer les gènes sous sélection et leur fonction. Il apparaît que la plupart de ces gènes sont connus pour affecter l’expression de phénotypes liés 1) à la réponse aux pathogènes et au stress abiotique, 2) à la qualité du fruit ainsi qu’au 3) contrôle moléculaire de la floraison et de la transition entre période végétative et reproductive. Ce résultat constitue un premier pas vers la compréhension des mécanismes responsables du processus de domestication chez une espèce fruitière, pérenne. Il montre que des évènements de domestication indépendants ont impliqué des régions génomiques homologues. Les travaux aÌ venir devront également permettre de préciser les cibles génétiques des processus adaptatifs chez cette espèce fruitière, pérenne, et de fournir des cibles pour les programmes d’amélioration génétique de l’abricotier dans un contexte de changements climatiques.