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Ployet, Raphaël. Régulation de la formation du bois chez l'eucalyptus lors du développement et en réponse à des contraintes environnementales

Ployet, Raphaël (2017). Régulation de la formation du bois chez l'eucalyptus lors du développement et en réponse à des contraintes environnementales.

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Résumé en francais

Du fait de sa croissance exceptionnelle combinée aux propriétés supérieures de son bois, l'Eucalyptus est devenu le feuillu le plus planté au monde et s'est imposé comme source de biomasse pour la production de papier et de biocarburants de seconde génération. Le bois est composé de parois secondaires lignifiées et sa formation est finement régulée par un réseau complexe, et globalement mal connu, de facteurs de transcription (FT). Les parois secondaires sont composées de 80% de polysaccharides, ciblés pour la plupart des bioproduits à haute valeur ajoutée, tandis que la lignine (20%) est responsable de la récalcitrance de la biomasse à la dégradation enzymatique mais augmente le potentiel énergétique du bois par combustion. Malgré son adaptabilité remarquable à différents sols et climats, la croissance de l'Eucalyptus varie fortement suivant ces facteurs. L'Eucalyptus est largement planté sur des sols lessivés dans les régions tropicales et subtropicales où les plantations industrielles font face à des épisodes de sécheresse de plus en plus fréquents, en combinaison avec des forts manques de nutriments, nécessitant de gros apports en fertilisants. Dans les région tempérées telles que l'Europe du Nord, la principale limitation à l'implantation de cet arbre dépourvu d'endodormance, est l'exposition au froid. Ces contraintes abiotiques sont aggravées par le changement climatique et leur impact sur la formation du bois et sa qualité restent peu documentés. Quelques données suggèrent que ces stress affectent le dépôt de la paroi secondaire ainsi que la structure du xylème. Cependant, ces résultats sont très hétérogènes entre différentes espèces et principalement focalisés sur des tissus différents du bois. La sélection de clones adaptés et le développement de pratiques culturales plus viables, sont essentiels pour améliorer la productivité et la qualité du bois, ce qui requiert une meilleure compréhension de la réponse des arbres au froid et au manque d'eau en interaction avec la nutrition. Dans le but de décrypter les régulations induites par le froid dans la différenciation du xylème, nous avons effectué une approche ciblée sur des Eucalyptus acclimatés au froid. Des analyses de biochimie, d'histochimie et de transcriptomique, ont révélé que le froid déclenche un dépôt de paroi secondaire précoce dans les cellules du xylème en développement, caractérisé par un fort dépôt de lignine. En parallèle, pour caractériser l'effet du manque d'eau combiné à différents régimes nutritifs, sur la formation et la qualité du bois, nous avons tiré profit d'un dispositif expérimental mis en place au champ avec un clone commercial d'Eucalyptus, soumis à une exclusion de pluie combinée à une fertilisation au potassium. Nous avons combiné des analyses globales du transcriptome et du métabolome, avec l'analyse des propriétés structurales et biochimiques du bois. L'approche intégrative de ces jeux de données a révélé que la fertilisation au potassium induit une répression de la biosynthèse de la paroi secondaire ainsi qu'une régulation de l'activité cambiale et la modification dans les propriétés du bois, avec une forte interaction avec l'exclusion d'eau. Ces deux approches ont permis l'identification de différents FT non caractérisés qui constituent des candidats prometteurs dans le contrôle de l'activité cambiale et du dépôt de paroi secondaire chez un ligneux. Leur caractérisation fonctionnelle chez le peuplier et l'Eucalyptus a révélé un nouveau régulateur clé de la biosynthèse de paroi secondaire, et plusieurs facteurs MYB potentiellement impliqués dans la balance entre formation de la paroi secondaire et croissance.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Grima-Pettenati, Jacqueline
Teulières, Chantal
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV), UMR 5546
Mots-clés libres :Formation du bois - Stress abiotiques - Facteurs de transcription - Intégration de données - Eucalyptus
Sujets :Biotechnologies, agronomie
Déposé le :11 Oct 2017 14:44