Analyse des variations et du rôle de la méthylation de l'ADN génomique lors de la maturation des baies de raisin

Abstract

La vigne est une plante cultivée dans le monde entier dont l’importance économique est principalement liée à la production de vin. La baie de raisin est également l’un des principaux modèles d’étude pour les fruits non-climatériques notamment pour l’étude des mécanismes contrôlant le mûrissement des baies. Le développement de la baie de raisin est caractérisé par deux phases de croissance séparées par une phase de latence se produisant au moment de la véraison. La baie de raisin est composée de trois tissus principaux: la peau, la pulpe et les graines. La peau et la pulpe présentent une structure et une composition en métabolites distinctes et contribuent de manière différente à la qualité du vin, la pulpe fournissant essentiellement le sucre, les acides aminés et organiques alors que la peau est riche en anthocyanes. A l'heure actuelle, les mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la maturation des baies de raisin sont encore mal compris. Si l'ABA, le sucre et différents facteurs de transcription jouent un rôle important dans le contrôle de cette phase de développement, les mécanismes épigénétiques, en particulier la méthylation de l’ADN, apparaissent aussi comme des régulateurs importants du développement et du mûrissement des fruits charnus. Dans ce contexte, Le projet de thèse présenté vise à analyser le rôle de la méthylation de l’ADN (1) dans la maturation des baies de raisin et (2) dans la synthèse des anthocyanes en utilisant comme système modèle des cellules de baie de raisin cultivées in vitro.La culture in vitro de baies de raisin en présence d’inhibiteurs de la méthylation de l'ADN, aboutit à une inhibition de la maturation, suggérant que la méthylation de l’ADN joue un rôle crucial pour cette étape du développement chez la vigne. La pellicule et la chair de baies de raisin récoltées à divers stades de développement ont ensuite été analysées séparément pour déterminer les variations des transcriptomes, de l’abondance de différents métabolites, et de la méthylation de l'ADN. Les principaux résultats indiquent des variations des métabolites et du transcriptome, avec des spécificités liés au tissu analysé. En outre, l'analyse des variations de méthylation de l'ADN à deux stades de développement dans chacun de ces deux tissus révèle l’existence de variations de méthylation spécifiques à chaque tissu, tandis que les variations communes aux deux tissus restent limitées. Ces résultats suggèrent un contrôle de la méthylation de l’ADN spécifique à chaque tissu lors de la maturation de la baie. Cependant les régions différentiellement méthylées identifiées dans chaque tissu, ne sont pas associées à des gènes exprimés différentiellement au cours de la maturation des baies, ce qui pose la question du rôle de la méthylation de l’ADN dans le contrôle de l’expression génique dans les baies.Pour analyser le rôle de la méthylation de l’ADN dans le contrôle de la synthèse des anthocyanes, nous avons utilisé des suspensions de cellules de raisin du génotype Gamay Teinturier (GT), connues pour accumuler des anthocyanes lorsqu’elles sont cultivées à la lumière. L’utilisation de la zébularine, un inhibiteur de la méthylation d’ADN, permet de stimuler l’accumulation d'anthocyanes dans les cellules GT en présence de lumière, et de l’induire à l’obscurité. Les traitements à la zébularine provoquent en outre une limitation de la croissance cellulaire, une modification de l’accumulation des sucres solubles et acides organiques ainsi qu’une reprogrammation importante du transcriptome. Ces résultats suggèrent un effet général de la zébularine sur les cellules GT plutôt qu’un effet spécifique sur l’accumulation d’anthocyanes.Dans l'ensemble, les résultats indiquent que la méthylation de l'ADN est importante pour le contrôle de la maturation des fruits de la vigne, bien que les mécanismes qui sous-tendent les variations de la méthylation et leurs rôles dans les différents tissus de la baie de raisin restent à préciser.