Thèse Contrôle de la Forme et de la Taille des Fruits de Tomate par le Complexe Apc - C et ses Régulateurs. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé Laboratoire de recherche : BFP - Biologie du Fruit et Pathologie Direction de la thèse : Nathalie GONZALEZ Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59 La tomate est le fruit le plus produit et consommé au niveau mondial et représente également un modèle de recherche pour les fruits charnus. En plus des enjeux économiques majeurs, le fruit de tomate représente une riche source de nutriments et de vitamines importants pour la santé humaine. En raison des besoins croissants en produits d'origine végétale, comprendre les mécanismes moléculaires régulant la croissance des plantes et la taille des organes représente un challenge de premier ordre. Sur le plan agronomique, il est crucial de mieux comprendre la régulation de la taille du fruit de tomate qui influence aussi ses qualités organoleptiques.
Dans les organismes multicellulaires, le développement d'organes fonctionnels, comme le fruit chez les plantes, s'opère via des divisions cellulaires, suivies de croissance cellulaire et différenciation. Au cours du développement du fruit de tomate, ces deux processus se produisent dans des types cellulaires distincts, à des stades et rythmes différents. La grande diversité de forme et de taille des fruits parmi les tomates cultivées résulte de combinaisons diverses de ces événements. Grâce à des études sur des mutants et à l'identification de gènes sous-jacents à des QTL importants, plusieurs régulateurs de la croissance des fruits influençant la division cellulaire ou l'expansion ont été identifiés. Cependant, les connaissances actuelles se limitent à des gènes isolés, ce qui entrave la création d'un réseau de régulation complet.
Nous avons identifié un régulateur de l'APC/C, une E3 ubiquitine ligase marquant les protéines pour la dégradation, comme contributeur majeur à la régulation de la forme des fruits de tomate. En effet, une mutation dans SlCCS52B entraîne la formation de fruits allongés. L'objectif de ce projet de thèse consiste à élucider les rôles essentiels des membres de l'APC/C dans le contrôle de la forme et de la taille des fruits avec comme point de départ la protéine CCS52B. Pour cela, il s'agira
i) d'élargir le réseau régulateur contrôlant la forme des fruits en identifiant des cibles spécifiques et des partenaires protéiques de SlCCS52B;
ii) d'élucider l'origine (sub)cellulaire des phénotypes observés chez les mutants ccs52b ainsi que celle de leurs cibles et partenaires protéiques ;
iii) d'étudier les connexions SlCCS52B et les protéines connues impliquées dans le contrôle de la forme des fruits.
Ce projet fournira des informations fondamentales sur le contrôle de l'orientation de la croissance, dans le but ultime de dévoiler les mécanismes régissant la régulation de la morphologie des organes.
Chez les organismes multicellulaires, le développement d'un organe fonctionnel nécessite des mécanismes de division cellulaire et de croissance permettant de spécifier sa taille finale. Il a également été montré que le contrôle de l'orientation des divisions cellulaires est essentiel pour la morphogenèse des organismes multicellulaires. La domestication, notamment chez la tomate, a conduit à une large gamme de formes et de tailles de fruits, allant d'espèces sauvages produisant des fruits ronds de 1 g à des variétés cultivées produisant des fruits ronds, aplatis, en forme de poire ou de cloche, dépassant 1 kg.
Les mécanismes génétiques déterminant la taille et la forme des fruits, bien que partiellement compris, impliquent des régulateurs de processus cellulaires clés tels que la division et l'expansion cellulaires. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires coordonnant la forme des organes par la régulation de l'orientation des divisions cellulaires.
Nous avons récemment identifié SlCCS52B, un régulateur de l'APC/C (une E3 ubiquitine ligase marquant les protéines pour la dégradation) comme acteur majeur dans le contrôle de la forme des fruits de tomate. Forts de cette découverte, nous proposons que le complexe APC joue un rôle clé dans la détermination de la forme des fruits de tomate en stimulant la division cellulaire et en influençant son orientation. L'ambition de ce projet est d'élucider les identités et les fonctions des membres de l'APC/C impliqués dans le contrôle de l'orientation de la croissance, dans le but ultime de dévoiler les mécanismes qui régissent la régulation de la morphologie des organes.
L'objectif de ce projet vise à comprendre comment le complexe APC/C régule la forme des fruits chez la tomate en se concentrant sur une protéine clé, SlCCS52B.
1. Extension du module de régulation de la forme des fruits.
Afin d'élargir le réseau régulateur contrôlant la forme des fruits, nous identifierons les partenaires protéiques et les cibles spécifiques de SlCCS52B.
2. Caractérisation fonctionnelle des mutants des partenaires/cibles de SlCCS52B
Nous explorerons comment la mutation ou la surexpression des partenaires protéiques/cibles identifiés de CCS52B affectent les paramètres de taille et de forme des fruits. Nous étudierons l'origine (sub)cellulaire des phénotypes observés chez les mutants ccs52b ainsi que celle de leurs cibles et partenaires protéiques.
3. Comment le module APC/C se connecte-t-il génétiquement à d'autres modules de régulation de la forme des fruits ?
La base génétique de la forme des fruits de tomate implique plusieurs gènes clés, notamment SUN, OVATE et SlMAP65-1, qui influencent la division cellulaire et l'élongation, dont beaucoup sont liés à l'organisation des microtubules. L'objectif sera de comprendre leur connexion avec SlCCS52B.

1. Extension du module de régulation de la forme des fruits.
Nous identifierons les partenaires/cibles protéiques de SlCCS52B en utilisant un marquage de proximité basé sur la biotine combinée à la spectrométrie de masse sur des lignées de « hairy roots » stables de tomate. Ces interactions seront ensuite validées par complémentation fluorescente bimoléculaire (BiFC) chez la plante et système de double hybride chez la levure (Y2H).

2. : Caractérisation fonctionnelle des mutants des partenaires/cibles de CCS52B
Nous produirons par CRISPR-Cas9 des plantes mutantes et des surexpresseurs pour une sélection de candidats (partenaires/cibles). Notre analyse préliminaire montre que le mutant ccs52b produit des fruits allongés en raison d'une forme d'ovaire altérée, probablement liée à des modifications dans l'orientation des divisions cellulaires et la réorganisation des microtubules.
Des études morphométriques, cytologiques et histologiques détaillées seront menées pour caractériser les altérations de croissance et de forme dans les fruits des différents mutants (ccs52b et ceux issus de 1). L'expression spatio-temporelle de SlCCS52B et de ses protéines intéractantes dans l'ovaire et le fruit sera décrite à l'aide d'expériences d'hybridation in situ. Nous examinerons comment l'orientation altérée des divisions cellulaires chez ces mutants est liée à l'organisation des réseaux de microtubules, en utilisant l'immunofluorescence, des lignées de marqueurs de microtubules et des traitements chimiques.

3. Comment le module APC/C se connecte-t-il génétiquement à d'autres modules de régulation de la forme des fruits ?
Nous explorerons comment SlCCS52B interagit avec les régulateurs connus de la forme des fruits en produisant des doubles mutants combinant SlCCS52B et ces régulateurs, puis en analysant la morphologie des ovaires et des fruits pour déterminer si les effets sont additifs, synergiques ou négatifs.

Une solide formation en biologie moléculaire et biotechnologie est souhaitée. De bonnes connaissances en biologie du développement des plantes et la volonté d'apprendre les approches de génomique fonctionnelle sont un atout important.