Phénotypage de la résilience à la verse et identification de ses déterminants chez le blé tendre (Triticum aestivum)

Soumises au double défi de la gravité et du vent, les plantes ne peuvent rester droites que par un contrôle actif de leur posture. Chez les céréales, le phénomène de verse est à l’origine d’importantes pertes de rendement. Depuis la révolution verte, la réduction du risque de verse a été obtenue en améliorant la résistance des variétés, par la réduction de la hauteur des tiges, via l'introgression de gènes de nanisme et l’usage de régulateurs chimiques de croissance.

Ces deux approches arrivant désormais à leur limite, il nous semble intéressant d’explorer la possibilité d’un changement de paradigme. Nous proposons donc d’étudier les mécanismes à l’origine de la résilience à la verse (par redressement actif de la tige après une verse racinaire) qui ont été, comparativement aux traits de résistance, très peu étudiés.

Les travaux proposés dans le cadre de ce projet de thèse cherchent à répondre à cet enjeu actuel en apportant des bases pour une meilleure compréhension des interactions génotype x environnement x conduite de culture dans ce contexte de la verse et en donnant de nouveaux éléments pour la définition d’idéotypes capables de rétablir efficacement une posture verticale suite à des aléas.

Tous les végétaux terrestres à port érigé ont développé des mécanismes de récupération après une verse, qui relèvent du contrôle postural. Nos travaux ont montré que trois processus doivent être pris en compte : la perception du stimulus, le contrôle de la réponse, et l’actuation motrice du redressement. Les mécanismes sous-jacents à ces trois processus ont été étudiés surtout chez les dicotylédones, et très peu chez les céréales, où ils font intervenir des structures spécialisées, les pulvini, qui réalisent les trois processus conjointement. Les fibres collenchymateuses des pulvini, organisées en gros amas et capables de s’allonger différentiellement entre deux faces d’un même pulvinus, seraient cruciales pour l’actuation. En ce qui concerne la perception du stimulus, nous avons montré de manière générique que le contrôle postural ne résulte pas de la seule perception de l’inclinaison (graviperception) ; les plantes doivent aussi percevoir leur propre courbure. L’identification de ces capacités de proprioception est récente chez les espèces végétales et vient tout juste d’être démontrée chez le blé tendre. De plus, nos travaux antérieurs ont montré que, chez les dicotylédones, la rapidité de convergence et le port final de la tige sont déterminés par la balance de ces deux perceptions, qui peut être mesurée par le Balance Number B.

Les objectifs de la thèse sont de :

• Déterminer les traits importants pour une résilience à la verse efficace chez le blé tendre (Triticum aestivum)
• Identifier une éventuelle association de ces traits à une variabilité génétique,

Atteindre ces objectifs nécessitera au préalable de déterminer si le Balance Number B est un proxy de la variabilité génétique des capacités de résilience des variétés de blé tendre et si les fibres collenchymateuses des pulvini sont responsables à la fois de la sensibilité proprioceptive et de l’actuation dans la résilience à la verse.

L’étudiant(e) recruté(e) sera amené(e) à :

• Comparer les sensibilités gravi et proprioceptives, ainsi que le balance number B, de différents génotypes de blé par phénotypage assisté par modèle
• Caractériser les propriétés sensitives et motrices des fibres collenchymateuses par l’analyse des mécanismes physiologiques, cellulaires  et moléculaires permettant d’intégrer les réponses gravi et proprioceptives.
• Conceptualiser un modèle biophysique (en collaboration avec les biophysiciens de l’équipe) du contrôle postural d’une tige de blé et en réaliser une analyse de sensibilité
• Analyser la variabilité génétique de la résilience à la verse au champ en collaboration avec l’UMR GDEC (Génétique, Diversité, Ecophysiologie des Céréales)

L'UMR Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre en Environnement Fluctuant (PIAF) est une unité mixte de recherches créée entre L’Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE) et l'Université Clermont Auvergne (UCA). L'unité est implantée sur deux sites distants de 5 km : INRAE sur le site de Crouël à Clermont-Ferrand du Centre Clermont Auvergne Rhône Alpes et sur le site des Cézeaux à Aubière du campus de l'UCA. Les recherches combinent biophysique, physiologie et écologie pour comprendre comment les plantes — et plus particulièrement les arbres — réagissent et s’adaptent aux contraintes de leur environnement. Le but est d’identifier des génotypes ou écotypes plus résistants/résilients, de proposer des modes de conduite améliorant la durabilité,et de prévoir les modifications d'aires de répartitions des espèces en fonction du changement climatique.

Deux types de profils sont envisagés pour cette thèse :

• Soit un(e) étudiant(e) en Master 2 en biologie ayant des compétences en physiologie végétale ainsi qu’en analyse de données et statistiques.
• Soit un(e) étudiant(e) physicien/biophysicien en Master 2 ou école d’ingénieur ayant un intérêt pour la biologie végétale.

Dans les deux cas, le/la candidat(e) devra démontrer une motivation et un intérêt pour la biologie végétale et l’interdisciplinarité. De plus, une première expérience dans la conduite d’expérimentations végétales est souhaitée.

La thèse inclura une visite de plusieurs mois dans un laboratoire à l’étranger. Mobilité et maitrise de l'anglais scientifique sont donc essentiels.