Analyse des déterminants génétiques contrôlant la production et la composition de la tige chez le sorgho (Sorghum bicolor [L.] Moench). Intégration des approches bi-et multi-parentales

Le sorgho est une des especes de cereales les plus importantes au niveau mondial en termes d'alimentation humaine et animale. En outre, de nouvelles voies de valorisations liees a son haut potentiel de production de biomasse emergent (energie, biomateriaux) avec des possibilites d'applications aux niveaux des pays du Nord et du Sud. L'identification des facteurs genetiques controlant la variabilite de la production et de la qualite de la biomasse est un des vecteurs de developpement de varietes adaptees aux differentes utilisations. Actuellement, seule une vision partielle de l'architecture genetique de la production et de la qualite de la biomasse est disponible, penalisant l'efficacite des programmes de selection. Les principales raisons qui peuvent etre evoquees sont : l'utilisation quasi exclusive de populations a base genetique tres etroite (population biparentales correspondant a des ideotypes peu divers) et un manque de comprehension des interactions existantes entre la qualite de la biomasse et la phenologie. Dans ce contexte, cette these s'est articulee autour de 3 objectifs : i) apporter une meilleure comprehension du determinisme genetique de la duree du cycle " semis-floraison " et de la hauteur des plantes dans le contexte de varietes sensibles a la photoperiode, lesquelles ont ete relative ment peu travaillees jusqu'a present, ii) analyser les interactions entre la qualite de la biomasse, la croissance en hauteur, la duree du cycle et la sensibilite au photoperiodisme et iii) affiner notre comprehension des mecanismes moleculaires impliques dans la variation de la qualite de la biomasse. Pour mener a bien ces analyses, deux populations de cartographie biparentales, un panel de diversite correspondant aux 35 parents d'un schema de croisement multiparental (Backcross Nested Association Mapping) ainsi que leurs descendances (29 populations totalisant environ 1200 BC1F4) ont ete caracterises en termes de croissance, de phenologie et de qualite de la biomasse. L'analyse du determinisme genetique de la phenologie couplee a une approche de modelisation ecophysiologique a permis la mise en evidence d'une region chromosomique controlant une large part de la variabilite de la photoperiode critique . Le gene ELF3 pour lequel plusieurs evidences fonctionnelles ont ete mises en evidence chez d'autres especes, est un candidat potentiel pour expliquer cet effet. Outre une large convergence entre les zones detectees pour la phenologie au sein de cette these et les etudes precedentes, une forte instabilite des zones detectees en fonction des conditions environne mentales (dates de semis, annee) a ete mise en evidence. L'analyse des relations entre la qualite de la biomasse, la croissance en hauteur, la precocite et la sensibilite a la photoperiode a mis en evidence des effets important du nanisme et de la date de semis sur la composition des tiges et des relations entre ses composantes. En outre, des differences de reactions a la variabilite des dates des semis ont ete observees en fonction de la sensibilite a la photoperiode des genotypes consideres. Enfin, la caracterisation de la composition biochimique des tiges (teneur en cellulose, en hemicellulose et en lignine des parois) au sein des 29 populations BC1F4, a mis en evidence de nombreuses zones chromosomiques pour lesquelles des genes potentiellement causatifs ont ete proposes. Ces analyses ont permis d'alimenter un repertoire de regions chromosomiques controlant les caracteres cibles de la selection. Les potentialites de ces resultats et des populations developpees (bi - et multiparentales) dans le contexte de la selection ainsi que de la validation des genes sous-jacents a ces zones sont discutees. (Resume d'auteur)