Biologie intégrative du métabolisme de la baie du raisin

La surface des vignobles mondiaux represente environ 7,9 millions ha, ce qui correspond a une production annuelle de 67 millions de tonnes de baies. La production mondiale annuelle de vins est de l’ordre de 300 millions hl/an. La surface du vignoble francais est de 843 000 ha. La viticulture moderne doit affronter trois defis majeurs interdependants : reduire l’utilisation des produits phytosanitaires, s'adapter au changement climatique, maitriser la qualite et la typicite pour garder ou conquerir de nouveaux marches.En 2007, la vigne est devenue la premiere espece fruitiere perenne dont le genome a ete sequence. Cette avancee scientifique ouvre de nombreuses perspectives en termes de genomique fonctionnelle (ensemble de methodes permettant de caracteriser la fonction des genes) et de biologie integrative (ensemble de methodes visant a apprehender le fonctionnement global de la plante et ses reponses a l’environnement). Ces perspectives dependent pour une bonne part de la maitrise de quantites importantes de donnees qu’il convient d’organiser et de correler grâce a des outils informatiques adaptes.Des approches fonctionnelles concernant des genes candidats et des approches transcriptomiques a haut debit ont permis d’identifier certains genes ou certaines familles de genes impliques dans le developpement et la maturation de la baie de raisin, mais au moment ou cette these a debute, aucun travail de biologie integrative n’avait ete entrepris.Le travail presente ici, qui decrit l’obtention et l’analyse de metadonnees transcriptomiques et biochimiques portant sur la reponse de la baie a l’environnement radiatif, s’inscrit dans ce contexte. En procedant a un effeuillage partiel apres la veraison, nous avons module l’exposition des baies au rayonnement solaire. Ceci a permis d’etudier l’influence du rayonnement (baie exposee, non exposee), de la position de la grappe (est, ouest) et de la position de la baie (a l’exterieur ou a l’interieur de la grappe). Des baies ont ete recoltees a 5 moments differents apres l’effeuillage et utilisees pour des analyses metabolomiques et transcriptomiques. Leur contenu en sucres, acides organiques, acides amines, anthocyanes et flavonols a ete analyse par des dosages enzymatiques et par chromatographie liquide a haute performance). L’expression des genes a ete etudiee avec des microarrays representatifs de l’ensemble du genome de la vigne (29600 genes) pour les conditions presentant les differences metaboliques les plus marquees (baies exposees, situees a l’ouest et a l’exterieur de la grappe vs baies non exposees, situees a l’est et a l’interieur de la grappe). Des analyses statistiques et correlatives ont ete conduites pour (a) determiner les metabolites qui repondent au traitement et les facteurs qui les influencent (b) determiner les genes qui repondent aux traitements et ceux qui semblent co-regules (c) preciser les reseaux de genes et de metabolites qui semblent relies. L’effeuillage n’affecte pas la teneur en sucres ou en acide tartrique des baies, il affecte peu les acides amines, mais il augmente la teneur en flavonols et diminue la teneur en acide malique. Il affecte plus particulierement les genes associes au stress abiotique, au metabolisme secondaire, au transport et au metabolisme hormonal. Des experiences complementaires ont permis d’identifier divers genes specifiquement associes a la composante thermique de l’exposition au soleil, parmi lequels des genes codant pour des HSP, des transporteurs ABC, et des enzymes du metabolisme flavonoidique. Des reseaux reliant des genes et des metabolites ont pu etre construits, qui associent des metabolites secondaires a des genes de fonctions connues, ou a de nouveaux genes candidats dont il conviendra d’etudier la fonction precise.