Identification of genetic bases associated with natural variation of plant-plant interactions in arabidopsis thaliana

Identification des bases génétiques associées à la variation naturelle des interactions plante-plante chez Arabidopsis thaliana Les interactions biotiques sont déterminantes dans la réponse des communautés végétales face aux changements environnementaux. Parmi ces interactions, les interactions plante-plante jouent un rôle important dans la structure, la diversité et la dynamique des communautés végétales. Bien qu'il soit largement admis que l'identification des gènes associés aux interactions plante-plante soit une étape importante pour prédire et comprendre les dynamiques adaptatives des communautés végétales, les études portant sur l'identification des variants génétiques associés à la variation naturelle des interactions plante-plante restent étonnamment rares. L'objectif principal de cette thèse a été de caractériser et d'identifier les bases génétiques associées à la variation naturelle de la réponse compétitive d'une population locale (TOU-A) de l'espèce modèle Arabidopsis thaliana en interaction avec différentes espèces. Dans un premier chapitre, par une approche de résurrection couplée à des analyses de GWA mapping et de différentiation génétique temporelle, j'ai pu montrer que l'utilisation de la population TOU-A était adaptée pour l'identification fine des bases génétiques adaptatives associées aux interactions plante-plante en condition d'interaction monospécifique. Dans le second chapitre, afin de prendre en compte la complexité des interactions plante-plante dans la nature, je me suis donc intéressé à caractériser l'architecture génétique de la réponse compétitive d'A. thaliana dans différents contextes d'interactions mono- et pluri-spécifiques. J'ai pu mettre en évidence des phénomènes de spécialisation biotique de certaines accessions en réponse à certains assemblages, et ce, malgré une réponse parfois similaire de l'ensemble de la population en réponse aux différents traitements d'interaction. Par une approche de GWA mapping, j'ai pu mettre en évidence que les QTL de réponse à la compétition d'A. thaliana étaient majoritairement très différents entre les 12 traitements d'interaction. J'ai aussi pu montrer que les processus biologiques étaient différents entre conditions mono- et pluri-spécifiques et, plus spécifiquement, que les récepteurs de type kinase joueraient un rôle prépondérant dans les interactions plante-plante. Dans un troisième chapitre, j'ai cherché à valider fonctionnellement un gène sous-jacent à un QTL associé à la réponse compétitive d'A. thaliana vis-à-vis de Poa annua. Par le phénotypage de lignées mutantes et de lignées complémentées, j'ai pu identifier que le gène PERK13/RHS10 était le gène causal sous-jacent à ce QTL. Cette validation fonctionnelle m'a permis de caractériser PERK13/RHS10 comme étant un régulateur positif d'une stratégie d'évitement de la compétition en réponse à P. annua mais aussi au blé tendre (Triticum aestivum). Ces travaux s'inscrivent dans la lignée d'approches interdisciplinaires, qui ont pour but de mieux comprendre les déterminants génétiques qui sous-tendent la variation naturelle adaptative des interactions biotiques.