Thèse Caractérisation Fonctionnelle d'Un Mutant de Tomate Enrichi en Acide Ascorbique Vitc H/F - 33

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 : Pierre BALDET ORCID 0000000173511803
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

L'agriculture est confrontée à l'impact croissant du changement climatique, notamment à l'augmentation des périodes de stress abiotique sévère comme la chaleur et la sécheresse. Chez les plantes, qui sont particulièrement vulnérables aux stress environnementaux, le métabolisme rédox joue un rôle essentiel car il contribue à atténuer les effets délétères des espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui s'accumulent lorsque le métabolisme énergétique est déséquilibré, notamment en cas de stress. Cependant, le rôle du métabolisme rédox n'est pas d'empêcher la production des ROS, mais plutôt d'en réguler les niveaux. En effet, les ROS sont désormais considérés comme des signaux essentiels pour de nombreux processus biologiques, en particulier ceux liés au développement et au stress. L'acide ascorbique (VitC) est considéré comme l'antioxydant majeur du métabolisme rédox, car une diminution de sa teneur peut rendre les plantes plus sensibles au stress, et inversement. L'homme, incapable de synthétiser cet antioxydant, doit se le procurer au travers de son alimentation, principalement par la consommation de fruits. Cependant, pour la majorité des espèces fruitières, le caractère forte teneur en vitamine C ne semblent pas avoir été sélectionné depuis le début de leur domestication. Au contraire, au fil du temps, la sélection a plutôt entraîné une diminution de teneur en VitC dans les espèces fruitières cultivées au profit de caractères agronomiques tels que la taille, le rendement, la couleur, etc... Ainsi, augmenter la production d'ascorbate dans les plantes pourrait les rendre plus tolérantes voire résistantes aux conséquences du changement climatique, tout en améliorant la durée de conservation de leur produits, les fruits, mais aussi leur qualité nutritionnelle. Le sujet de thèse proposé vise à caractériser les éléments régulateurs du métabolisme de l'acide ascorbique chez l'espèce modèle de fruit charnu, la Tomate. Cette recherche s'inscrit dans la poursuite des travaux de thèse au cours desquels une population de mutant EMS de tomate Micro-Tom (Solanum lycopersicum) a été criblée afin d'identifier des plantes produisant des fruits enrichis en VitC. Parmi 500 familles analysées, 5 présentaient des teneurs enrichies de 3 à 5 fois par rapport au parent Micro-Tom sauvage. Pour deux d'entre elles la mutation causale a été identifiée (Deslous et al., 2021 ; Bournonville et al., 2023). Les objectifs du projet doctoral sont : (1) identifier et caractériser la mutation causale chez une nouvelle famille, (2) étudier pour mieux les comprendre les divers mécanismes de régulation de ce métabolisme dans le but d'obtenir des plantes et également des fruits enrichis en ascorbate, (3) de mieux comprendre le compromis entre l'accumulation d'ascorbate et la croissance ou le rendement et (4) d'évaluer la résistance au stress des plantes ou des fruits enrichis en ascorbate.
L'identification des éléments régulateurs de la teneur en acide ascorbique (AsA, VitC) du fruit est pertinente car elle permettra une plus grande compréhension de son rôle en tant qu'antioxydant majeur au sein du règne végétal notamment chez des espèces d'intérêt commercial et scientifique telles que les Solanacées, plus particulièrement la tomate (Solanum lycopersicum). De plus, les travaux qui seront menés visent également à développer une approche transversale couvrant à la fois la biologie du développement du fruit, la validation de gènes potentiellement impliqués dans le contrôle de la qualité sensorielle et nutritionnelle du fruit, les aspects de post-récolte ainsi que le domaine de la pathologie des fruits dans le but in fine de transférer à la profession l'ensemble de ces connaissances.

L'agriculture est confrontée à l'impact croissant du changement climatique, notamment à l'augmentation des périodes de stress abiotique sévère comme la chaleur et la sécheresse. Chez les plantes, qui sont particulièrement vulnérables au stress environnemental, le métabolisme redox joue un rôle essentiel car il contribue à atténuer les effets néfastes des espèces réactives de l'oxygène (ROS) qui sont inévitablement produites lorsque le métabolisme énergétique est déséquilibré en cas de stress. L'objectif du métabolisme redox n'est cependant pas d'empêcher la production de ROS, mais plutôt d'en réguler les niveaux. En effet, les ROS sont désormais considérés comme essentiels pour de nombreux processus biologiques, en particulier ceux liés au développement et au stress. L'ascorbate est sans aucun doute un antioxydant majeur du métabolisme redox, car sa diminution peut rendre les plantes plus sensibles au stress, alors que son augmentation peut conduire à l'inverse. L'homme, incapable de synthétiser l'ascorbate, doit trouver cette vitamine C dans son alimentation, notamment par la consommation de fruits et légumes. Cependant, les fruits à forte teneur en vitamine C ne semblent pas avoir été sélectionnés depuis le début de leur domestication. Au contraire, cette dernière a plutôt entraîné une diminution de la teneur en ascorbate chez les espèces fruitières cultivées à l'inverse de leur ancêtre.
Dans l'ensemble, ces observations suggèrent que l'augmentation de la production d'ascorbate dans les plantes pourrait renforcer leur résistance à divers stress, les rendant plus tolérantes au changement climatique, tout en améliorant la durée de conservation de leurs produits et, plus encore, leur qualité nutritionnelle.

L'objectif principal est de mieux comprendre le contrôle développemental de l'ascorbate afin d'élaborer une stratégie pour obtenir des plantes enrichies en ascorbate à des moments clés de leur développement. Cette stratégie permettrait à terme d'obtenir des plantes plus résistantes aux stress et des produits végétaux enrichis en vitamine C.

Les mutants EMS de tomate Micro-Tom présentant des phénotypes enrichis en ascorbate seront étudiés afin d'identifier les gènes responsables, de déchiffrer les mécanismes impliqués et d'obtenir des plantes fertiles produisant des feuilles, des fleurs et/ou des fruits fortement enrichis en ascorbate.
-Identification des gènes candidats. Une cartographie par séquençage sera réalisée chez le mutant de tomate choisi pour cette étude.
- Transformation des plantes. Diverses méthodes d'édition de génome CRISPR/Cas9 et de surexpression à l'aide de promoteurs génériques (35S) ou spécifiques seront utilisées pour générer des plantes à gain et à perte de fonction.
- Validation. Une évaluation de la teneur en ascorbate des plantes et des fruits transgéniques sera effectuée.
- Étude métabolique et physiologique du mutant. Analyse du métabolome du fruit sur la plateforme Bordeaux Metabolome.
- Édition des gènes validés dans une variété commerciale de tomate.
- Mise en place d'expérimentation de stress. La réponse physiologique du mutant en condition de stress stress abiotique (forte température, stress hydrique) sera analysée à la fois par des expérimentation en condition contrôlée en chambre de culture et en également serre au cours de cultures estivales.