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Intro

Le projet est basé sur l’analyse de sept mutants de Gala sélectionnés pour l’intensité et le type de leur coloration. Deux objectifs sont ciblés :

1. La mise en place d’une méthodologie de phénotypage pour caractériser la couleur de l’épiderme des fruits
2. La mise en évidence de différences génétiques et/ou épigénétiques (méthylation) entre Gala et ses différents mutants. Ceci grâce à l’utilisation d’une nouvelle séquence de la variété Gala et le reséquençage haut débit du matériel en étude

Description

Depuis 1995, le système européen des droits de propriété intellectuelle des variétés est en vigueur et confié à l’Office Communautaire des Variétés Végétales (OCVV), agence Européenne décentralisée à Chez les fruits, l’obtention de ces droits est basée sur les résultats d’une expérimentation dite DHS (Distinction, Homogénéité et Stabilité). C’est le GEVES (Groupe d’Étude et de contrôle des Variétés et des Semences) qui est en charge de cette expérimentation pour toutes les espèces végétales en France. Le GEVES a délégué à l’équipe VaDiPom la réalisation de ces examens DHS pour les espèces fruitières à pépins. Dans ce cadre, VaDiPom gère la plus importante collection de référence DHS parmi les 5 instituts européens pratiquant la DHS sur pommoïdées.

Deux grands types de variétés existent chez le pommier : celles issues d’hybridation et celles issues de mutation. Ces mutants sont présents et commercialisés chez toutes les grandes variétés ; ils peuvent différer de la variété d’origine par quelques caractères, en particulier le port de l’arbre mais surtout la couleur de l’épiderme : les mutants plus colorés assurent à l’arboriculteur un revenu plus élevé ; il y a donc, chez tous les grands groupes de variétés de pommier une course vers des intensités et pourcentages de coloration de plus en plus forts.  

Les examens DHS en cours, basés exclusivement sur des observations phénotypiques, distinguent aisément les nouvelles variétés issues d’hybridation.  En revanche, les faibles différences entre les mutants d’une même variété rendent les examens DHS très compliqués.

L’objectif du projet « Imoddus-apple mutant » est donc de répondre à ces questions en développant et testant des outils phénotypiques et moléculaires (génétique et épigénétique). Il a été réalisé sur 7 mutants de la variété Gala. 

Grâce aux avancées récentes sur le génome du pommier, notamment la haute qualité des séquences obtenues en particulier sur le génome de Gala mais également la facilité et le relatif faible coût du reséquençage, nous disposons désormais d'outils génétiques potentiels pour rechercher les éventuelles variations génétiques/épigénétiques fines entre les mutants. En outre, ces dernières années, il est devenu de plus en plus évident que l'épigénétique joue un rôle très important dans la régulation de l'expression des gènes. Par conséquent, il est très probable que les mutants du pommier ne soient pas de véritables mutants génétiques (allèles d'ADN), mais des mutants épigénétiques (épialèles, différant dans les modèles de méthylation de l'ADN et affectant ainsi l'expression des gènes). Ces épialèles ne différeraient pas de la lignée parentale par la séquence d'ADN, mais uniquement par les schémas de méthylation de l'ADN. On suppose qu'un tel processus de méthylation différentielle des gènes impliqués dans la coloration des fruits est à l'origine de nombreux autres mutants de la pomme. 

Au cours de la même période récente, la mise au point de nouveaux capteurs et d'approches d'apprentissage automatique a ouvert la voie à de nouveaux outils de phénotypage afin d'accroître l'efficacité et la fiabilité de l'examen DHS des mutants du pommier. 

Résultats

Le phénotypage a été réalisé en collaboration avec l’équipe Imorphen qui a développé une maquette 3D capable d’automatiser le phénotypage de la pomme. Un prototype de calibreuse a été développé par Imorphen. Il permet une distinction très fine des mutants sur la base d’analyse d’images.  

Les approches génétique et épigénétique étaient le sujet central de la thèse de la doctorante W. Wang (2017-2020) en collaboration avec l’équipe Valema, ETHZ et Agroscope (Switzerland). Les premiers résultats ont montré qu’autant la génétique que l’épigénétique peuvent expliquer les variations de couleur parmi les mutants. En parallèle, Valema a développé « BiSePS » un outil informatique qui permet d’analyser les différences de niveaux de méthylation entre individus sur la base des données de séquençage bisulfite.