Caractérisation génétique et moléculaire d'une incompatibilité nucléo-cytoplasmique chez Arabidopsis Thaliana : Genetics and molecular characterization of a nuclear-cytoplasmic incompatibility in Arabidopsis thaliana

Un croisement intra-specifique entre deux accessions d'Arabidopsis thaliana (Sha et Mr-0) a donne 100% d'individus mâles steriles dans la descendance F1 lorsque Sha est utilise comme parent maternel et Mr-0 comme parent mâle (Sha x Mr-0). Dans le croisement reciproque (Mr-0 x Sha), les individus F1 sont mâles fertiles. Etant donne que l'heredite du cytoplasme chez Arabidopsis thaliana est maternelle (non Mendelienne), cela indique que cette sterilite mâle resulte d'une interaction entre le cytoplasme de Sha et les alleles nucleaires de Mr-0. Une cartographie genetique d'une population en segregation a permis, au cours d’un travail preliminaire a cette these (Cezar Sophie Hiard et Cezary Waszczak), de localiser les locus nucleaires sur les chromosomes 1 et 3 ; de plus, la presence des alleles Mr-0 au deux locus est necessaire pour observer le phenotype de sterilite mâle. Les objectifs de these etaient de decrire le phenotype de sterilite mâle, d'identifier les facteurs cytoplasmique(s) et nucleaires, et de commencer l'etude des mecanismes moleculaires sous-jacents a l'origine de cette sterilite mâle. Le clonage positionnel, strategie adoptee pour identifier les facteurs nucleaires, a permis de diminuer les intervalles aux deux locus et, pour l’un d’entre eux, de pouvoir proposer une approche « genes candidats ». En parallele, des croisements reciproques supplementaires, entre Mr-0 et d'autres accessions que Sha, ont ete realises et ont permis d’identifier d’autres accessions inductrice de sterilite qui proviennent de la meme region geographique que Sha (Asie Centrale) ; la determination des cytotypes chez les nouvelles accessions testees a montre que la sterilite mâle en F1 apparait lorsque le parent maternel possede un cytoplasme du meme groupe que celui de Sha. Concernant le facteur cytoplasmique inducteur de sterilite, nous avons identifie un seul candidat, l’orf117Sha mitochondrial, qui est specifique des accessions inductrices de sterilite comme Sha et qui presente beaucoup de similarites avec des facteurs inducteurs de sterilite identifies dans d’autres systemes de sterilite mâle cytoplasmique chez les Angiospermes. La caracterisation du phenotype de sterilite mâle par une approche cytologique classique a ete realisee sur des genotypes ou les alleles Mr-0 aux locus mainteneurs sont introgresses dans un fond genetique Sha ; selon les genotypes, les alleles mainteneurs Mr-0 sont presents simultanement ou uniquement a l’un des deux locus identifies, afin de pouvoir observer independamment l'influence des alleles Mr-0. Des observations d’antheres prelevees sur ces genotypes et colorees a l’Alexander ont permis de confirmer l’effet des alleles Mr-0 aux locus mainteneurs (introgresses dans un fond genetique homogene) sur la viabilite des grains de pollen, ainsi que le declenchement tardif de la sterilite mâle nucleo-cytoplasmique au cours du developpement pollinique. L’effet, sur la viabilite des grains de pollen, d’autres locus que les locus mainteneurs, appeles locus distorteurs de segregation et non lies a la SMNC,…