# Etude de la diversité génétique du châtaignier : démarche de recherche

Cathy Bouffartigue

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## To cite this version:

Cathy Bouffartigue. Etude de la diversité génétique du châtaignier : démarche de recherche. 2017, 44 p. hal-02787049

HAL Id: hal-02787049

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Submitted on 5 Jun 2020

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Etude de la diversité génétique du châtaignier :
démarche de recherche

Cathy Bouffartigue

INRA (AGIR)

02/06/2017
* Qu'est ce que la diversité génétique ? Pourquoi s'y intéresser ?

* Pourquoi cette étude ?

* Quelques notions de génétique

* Démarche de recherche

* Premiers résultats
Qu'est ce que la diversité génétique ? Pourquoi s'y intéresser ?

Pourquoi cette étude ?

Quelques notions de génétique

Démarche de recherche

Premiers résultats
# Biodiversité ...

<figure><img src="image_3.png" /></figure>
... et diversité génétique

<figure><img src="image_4.png" /></figure>
# Conserver la biodiversité pour quoi faire ?

## Raisons éthiques

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Châtaigneraie (09), C. Bouffartigue (2015)</figcaption></figure>
# Conserver la biodiversité pour quoi faire ?

## Raisons patrimoniales

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>"Lafitte" (09), C. Bouffartigue (2016)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>St André de Capcèze (48), C. Moreau (2017)</figcaption></figure>
# Conserver la biodiversité pour quoi faire ?

## Raisons utilitaires

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Le cynips, G. Csoka, Wikimédia CC BY-SA 3.0</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Fête de la châtaigne à Bagnères de Bigorre (2015), LADEPECHE.fr</figcaption></figure>
*Qu'est ce que la diversité génétique ? Pourquoi s'y intéresser ?*

*Pourquoi cette étude ?*

*Quelques notions de génétique*

*Démarche de recherche*

*Premiers résultats*
# Questions initiales

1) Deux arbres qui portent le même nom sont-ils "les mêmes" ?

Deux arbres qui se ressemblent sont-ils nécessairement "les mêmes" ?

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

Le verger de châtaigniers photo ACRC
# Questions initiales

2) Quelles variétés sont **apparentées** ?

► Marron de Laguépie et Marrone Pays ?

► Tounibe et Auvergnasse ?

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

ACRC : Marron de Laguépie

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

ACRC : Tounibe
* Qu'est ce que la diversité génétique ? Pourquoi s'y intéresser ?

* Pourquoi cette étude ?

* Quelques notions de génétique

* Démarche de recherche

* Premiers résultats
1) Pour un caractère donné, on observe de la **variation**, dite « **phénotypique** », entre individus, représentée par un histogramme :

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Blakeslee (1914) : étudiants masculins du même âge triés selon leur taille</figcaption></figure>

diapo de T. Flutre (2016), ProdlNRA
# Génétique : étude de la transmission de variation héritable

2) Une part de cette variation du caractère peut être expliquée par de la variation d'origine génétique :

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Blakeslee (1914) : pedigrees des plus petit et plus grand étudiants</figcaption></figure>

diapo de T. Flutre (2016), ProdINRA
## De la plante à la molécule d'ADN

Toutes les plantes sont composées de **cellules**, chacune ayant un noyau à l'intérieur duquel se trouvent les **chromosomes** renfermant une double hélice d'**ADN**, support matériel de « l'information génétique » :

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

Adapté d'une diapo de T. Flutre (2016), ProdINRA
# Aspects génomiques à l'échelle de l'espèce

**Gènes** : fragments d'ADN permettant de fabriquer des molécules nécessaires à la vie de l'organisme ; par exemple capter l'énergie lumineuse, pomper l'eau du sol, fabriquer les sucres, acides et précurseurs d'arômes, dégrader des toxines, etc

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

**Génome** : vu comme l'ensemble des gènes de l'espèce en question

diapo de T. Flutre (2016), ProdiNRA
# Aspects génotypiques à l'échelle de l'individu

Allèles : différentes versions d'un même gène

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

Génotype : vu comme l'ensemble des allèles de l'individu en question
# Aspects génotypiques à l'échelle de l'individu

**Allèles** : différentes versions d'un même gène

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

**Génotype** : vu comme l'ensemble des allèles de l'individu en question

⇒ plus deux individus sont apparentés, plus ils ont de chance d'avoir hérité des mêmes allèles aux mêmes gènes, et donc plus leurs génotypes sont similaires

diapo de T. Flutre (2016), ProdlNRA
# Synthèse

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

venant de
du père la mère

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

venant de
du père la mère
* Qu'est ce que la diversité génétique ? Pourquoi s'y intéresser ?

* Pourquoi cette étude ?

* Quelques notions de génétique

Démarche de recherche

Premiers résultats
À quelles questions souhaitent-on répondre ?

1) Quels arbres ont les mêmes génotypes (clones) ?
À quelles questions souhaitent-on répondre ?

1) Quels arbres ont les mêmes génotypes (clones) ?

2) Lesquels sont apparentés ?
À quelles questions souhaitent-on répondre ?

1) Quels arbres ont **les mêmes génotypes** (clones) ?

2) Lesquels sont apparentés ?

2) Quel type d'apparentement ?

► parent-enfant

► fratrie

► 1/2 fratrie

► etc.
Les marqueurs génétiques

<figure><img src="image_25.png" /></figure>
Les marqueurs neutres : le cas des microsatellites

<figure><img src="image_26.png" /></figure>
# En pratique, comment fait-on ?

## 1) Récolte des feuilles

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Francis et Théo récolte des feuilles, juillet 2016 (C. Bouffartigue)
En pratique, comment fait-on ?

2) Au laboratoire

<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>Mise en plaque des feuilles de châtaignier, décembre 2016 (C. Bouffartigue)</figcaption></figure>
En pratique, comment fait-on ?

2) Au laboratoire

<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>Mise en plaque des feuilles de châtaignier, décembre 2016 (C. Bouffartigue)</figcaption></figure>
En pratique, comment fait-on ?

2) Au laboratoire

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Feuilles de châtaignier après broyage, décembre 2016 (C. Bouffartigue)</figcaption></figure>
En pratique, comment fait-on ?

2) Au laboratoire

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

Extraction de l'ADN, décembre 2016 (C. Bouffartigue)
# En pratique, comment fait-on ?

## 2) Au laboratoire

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Séquenceur ABI 3730, décembre 2016 (C. Bouffartigue)</figcaption></figure>
En pratique, comment fait-on ?

2) Au laboratoire

<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Capillaires du séquenceur, décembre 2016 (C. Bouffartigue)</figcaption></figure>
En pratique, comment fait-on ?

2) Au laboratoire

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

Laser du séquenceur, décembre 2016 (C. Bouffartigue)
En pratique, comment fait-on ?

3) Au bureau

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Lecture des tailles d'allèles sur le logiciel Strand, décembre 2016 (C. Bouffartigue)</figcaption></figure>
* Qu'est ce que la diversité génétique ? Pourquoi s'y intéresser ?

* Pourquoi cette étude ?

* Quelques notions de génétique

* Démarche de recherche

Premiers résultats
# Des clones et des variétés apparentées

## 1) Exemples de clones

<table><thead><tr><th>Probabilité</th><th>Nom</th><th>CsCAT3</th><th>CsCAT14</th><th>CsCAT41.A</th><th>CsCAT41.B</th><th>QpZAG36</th><th>QpZAG110</th><th>EMCs14</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">0,427</td><td>Marron de Pays</td><td>37/37</td><td>3/11</td><td>NA/NA</td><td>5/5</td><td>13/15</td><td>1/5</td><td>4/10</td></tr><tr><td>Paquette</td><td>37/37</td><td>3/11</td><td>NA/NA</td><td>5/5</td><td>13/15</td><td>1/5</td><td>4/10</td></tr><tr><td rowspan="2">0,427</td><td>Marron de Paris</td><td>37/37</td><td>3/11</td><td>NA/NA</td><td>5/5</td><td>13/15</td><td>5/12</td><td>4/10</td></tr><tr><td>Marron de Laguépie</td><td>37/37</td><td>3/11</td><td>NA/NA</td><td>5/5</td><td>13/15</td><td>5/12</td><td>4/10</td></tr></tbody></table>

Probabilités d'êtres clones pour 4 variétés aveyronnaises

Les logiciels Colony version 2 et R 3.3.2 ont été utilisés pour analyser les résultats
# Des clones et des variétés apparentées

## 2) Exemple de familles de "pleins-frères"

<table><thead><tr><th>Prob (Inc.)</th><th>Prob (Exc.)</th><th></th><th></th><th></th><th></th><th></th><th></th><th></th><th></th><th></th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>0.9946</td><td>0.1073</td><td>Noire<br>Aveyran 1er</td><td>Mathieu 5</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9861</td><td>0.0924</td><td>Esparros 2</td><td>Rouge<br>Mascle</td><td>Castérou 2</td><td>Berrete</td><td>Courtalas 5</td><td>Courtalas 2</td><td>Castérou 5</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9782</td><td>0.1023</td><td>Noire<br>d'Izans</td><td>Larrouy 3</td><td>Pic du Jer</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9723</td><td>0.0971</td><td>Durieux 1</td><td>Fabas 10</td><td>Fine de<br>Bioule</td><td>Raynaude 3</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9685</td><td>0.3892</td><td>Noire hâtive</td><td>Merle</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9672</td><td>0.0938</td><td>Grosse<br>Rousse</td><td>Fine</td><td>Fajolle H2</td><td>Fajolle d'en<br>haut</td><td>PC2</td><td>Pato de<br>Loup</td><td>Tourtouse</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9672</td><td>0.1085</td><td>Peguière 3</td><td>Raynaude 4</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9467</td><td>0.0963</td><td>Verdale Bex</td><td>Verdale</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

Probabilités d'être "pleins frères"

Le logiciel Colony version 2 a été utilisé pour assigner les parentés
# Des clones et des variétés apparentées

## 2) Exemple d'une famille de "demi-frères"

<figure><img src="image_36.png" /></figure>

Probabilités d'être "demi-frères"

Le logiciel Colony version 2 et le logiciel R 3.3.3 ont été utilisés
Structure de la diversité génétique sur les trois terrains étudiés

<figure><img src="image_37.png" /></figure>

Le logiciel R 3.3.3 et le package adegenet ont été utilisés pour analyser les résultats
La structure de la diversité génétique d'une population peut
refléter sa répartition géographique

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Structure de la population humaine en Europe Novembre et coll., 2008
Replacer la diversité génétique...dans un contexte plus large

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rapport final du projet CastaneaREG (2000-2006)
► ACRC, Fédération Rénova et Association pour le renouveau de la châtaigneraie en Hautes-Pyrénées

► Timothée Flutre (Inra AGAP, équipe DAAV), Nathalie Couix (Inra AGIR, équipe Odycée), Laurent Hazard (Inra AGIR, équipe Magellan)

► Teresa Barreneche (INRA Biologie du Fruit et Pathologie), Cécile Robin et Olivier Fabreguette (Inra Biogeco)

► La Fondation de France
Certaines illustrations sont des adaptations d'illustrations disponibles sur Wikimedia (sous différentes licenses) :

## ► Wikipedia

* cellule de plante (domaine public)

* ADN (CC BY-SA 3.0)

* pièce de puzzle (CC0 1.0)

## ► Autres sources

* dessin de châtaignier

* feuille de châtaignier

En accord avec la licence CC BY-SA 3.0, les adaptations sont également utilisables sous cette licence.
Remarques

Ce document a été présenté par C. Bouffartigue et T. Flutre le 2 juin 2017 aux conservatoire régional de la châtaigne, Rignac (12). Il est gratuitement accessible sur le site Prod'INRA répertoriant les productions des agents de l'INRA. En cas de réutilisation de certaines informations issues de ce document, vous êtes tenus de le citer, ainsi que les sources primaires indiquées. N'hésitez pas non plus à contacter l'auteur pour toute précision afin d'éviter les erreurs d'interprétation, ou pour accéder à certaines références.