Contrôle des croissances foliaires et racinaires en situation de déficit hydrique : analyse comparée de populations de cartographie naturelles et artificielles

Le maintien de la croissance foliaire en situation de déficit hydrique résulte du maintien de l´absorption racinaire et de la production de biomasse au niveau foliaire. Pour optimiser les deux processus, la plante ajuste la croissance de ses organes, et la répartition de la biomasse produite, entre les différents organes (root/shoot ratio) ou au sein de chaque organe (surface foliaire spécifique, longueur racinaire spécifique). Les principaux objectifs de ce travail de thèse étaient (i) d´évaluer l´impact des modifications de répartition de biomasse sur le maintien de la croissance foliaire en situation de déficit hydrique, (ii) de relier la réponse de la croissance d´un génotype aux caractéristiques de son habitat d´origine, and (iii) d´identifier les régions du génome responsables de la variation des croissances foliaires et racinaires en situation de déficit hydrique. Différent types de populations d´Arabidopsis thaliana ont été utilisés, une population de lignées recombinantes, ainsi que différents groupes d´accessions collectées dans des environnements naturels contrastés. Une analyse des relations allométriques entre les variables foliaires et racinaires en conditions de culture optimales puis en situation de déficit hydrique a permis de mettre en évidence le rôle clé de la surface foliaire spécifique dans l´amélioration de la tolérance au déficit hydrique. Une caractérisation détaillée du climat des régions dans lesquelles les accessions avaient été collectées a permis de faire le lien entre la tolérance accrue de certains génotypes et la faible balance climatique dans laquelle ils évoluaient. Enfin, en utilisant ces génotypes, une analyse de génétique quantitative (combinant recherche de QTL et génétique d´association) a été menée. Les régions génomiques controllant les croissances foliaires et racinaires étaient très liées, en particulier en situation hydrique optimale, mais le calcul de variables utilisant la croissance de la plante comme cofacteur a permis d´identifier des régions spécifiques de la croissance racinaire, dont une a été confirmée en utilisant des lignées quasi isogéniques. En situation de contrainte hydrique, les déterminants génétiques des croissances foliaires et racinaires étaient moins liés, et plusieurs régions très fortement associées spécifiquement aux variations de croissance racinaire ou foliaire ont été détectées. Des régions associées au maintien de la croissance foliaire en situation de déficit hydrique ont pu être mises en évidence, et la précision des études de génétique d´association a permis de réveler la présence de gènes d´intéret dans ces régions.Growth maintenance under water deficit mainly results from the maintenance of water uptake at the root level,and assimilates production by leaves. To optimize both processes, plant need to adjust organ growth and biomassallocation patterns between roots and shoots (root/shoot ratio), but also within the organs, through specific leaf areaand specific root length variations. The main objectives of this study were (i) to evaluate the impact of growth andbiomass allocation patterns modifications on growth maintenance under drought conditions, (ii) to rely the genotypicresponses to water deficit conditions and the climatic features of the natural environment in which they evolved, and(iii) to identify the key genetic regions responsible for shoot and root growth variation in response to water deficitconditions. We used different sets of genotypes, a population of recombinant inbred lines, and different sets ofaccessions of Arabidopsis thaliana, collected in a wide range of environments. An analysis of the allometricrelationships between shoot and root growth related variables under both well watered and water deficit conditionsallowed to highlight the importance of specific leaf area plasticity to maintain plant growth under water deficit. Adetailed climatic characterization of the natural habitats of the accessions studied, combined to the evaluation ofgrowth response to water deficit in these accessions allowed connecting low climatic water balance to better toleranceto water deficit conditions in specific regions, suggesting that this climatic feature could have shaped the evolution ofgenotypes in certain regions. Finally, using these two sets of genotypes, joint linkage and linkage disequilibriumanalysis were performed on growth related traits under well watered and water deficit conditions. Some genetic regionsinvolved in the control of root and shoot related traits were strongly coupled, especially in well watered experiments,but we managed to identify root specific regions using calculated variables that takes global plant growth as a cofactor.Under water deficit, the regions controlling root and shoot growth were less associated, and very strong QTL weredetected, specifically associated to one or the other part. Genomic regions associated to growth response to waterdeficit were also detected, and the accuracy of association mapping enabled to identify target genes that could be playa role in growth maintenance under drought