Impact de la domestication et de la sélection moderne sur le système immunitaire du riz // Impact of domestication and breeding on the rice immune system

Les attaques des multiples agents pathogènes que les couverts végétaux, cultivés ou sauvages, subissent, constituent l'une des plus importantes pressions sélectives biotiques auxquelles ils sont soumis. Pour se défendre face à ces attaques, les plantes possèdent un large répertoire (plusieurs centaines, voire milliers) de gènes codant pour des récepteurs protéiques qui constituent la première brique de leur système immunitaire. Les populations naturelles présentent une large diversité génétique pour ces gènes, qui constitue un réservoir essentiel leur permettant d'évoluer et de s'adapter aux variations de leur environnement biotique.
Les plantes cultivées sont souvent plus sensibles aux attaques des agents pathogènes, et moins résilientes, notamment du fait de la perte de diversité liée à la domestication. La solution couramment employée pour limiter les dégâts causés par les attaques des pathogènes est l'application de produits phytosanitaires, lesquels présentent l'inconvénient majeur d'avoir de nombreuses répercussions néfastes sur l'environnement et la santé humaine.
La thèse proposée s'inscrit dans le cadre d'un projet ANR ‘EPIS' (2025-2029, incluant l'entièreté du financement du contrat doctoral) et porte sur l'évolution des gènes codant pour les récepteurs immunitaires à domaine LRR (LRR-CR) du riz asiatique (Oryza sativa). Le(la) doctorant(e) sera positionné(e) au sein de l'équipe GE2pop de l'unité AGAP Institut à Montpellier, sous la direction de Nathalie Chantret et co-encadré(e) par Vincent Ranwez (professeur Institut Agro Montpellier, équipe GE2pop) et François Sabot (UMR DIADE, IRD, Montpellier).
L'objectif principal de la thèse est de déterminer comment la domestication et la sélection moderne ont impacté la diversité et l'évolution de ces gènes. Plus particulièrement, il s'agira d'évaluer si la domestication a provoqué une perte de diversité des LRR-CR et si cette diversité s'est partiellement régénérée sous l'effet de la diversification post domestication et/ou de la sélection moderne.
Pour répondre à ces questions, la thèse s'appuiera sur l'analyse d'environ 60 génomes complets (dont une quarantaine sont déjà disponibles dans la littérature) couvrant le gradient de domestication du riz, incluant des formes sauvages (Oryza rufipogon), des variétés anciennes et des variétés modernes élites. Les génomes seront annotés à l'aide d'un pipeline bioinformatique spécifiquement développé dans le cadre du projet EPIS. Le doctorant participera à cette phase d'annotation afin de maîtriser les outils et d'acquérir les compétences en analyse génomique.
Ensuite, la diversité des gènes LRR-CR sera caractérisée à l'aide de métriques multiples : mesures de diversité nucléotidique, analyses de richesse allélique, et analyses phylogénétiques. Une attention particulière sera portée au domaine LRR, siège de la spécificité de la reconnaissance immunitaire, pour explorer les mécanismes évolutifs (sélection positive, recombinaison) impliqués dans l'émergence de nouvelles spécificités de résistance.
Enfin, en comparant la diversité des LRR-CR entre les formes sauvages, anciennes et modernes, cette thèse permettra de quantifier l'impact de la domestication et de la sélection moderne sur ces gènes de résistance. Les résultats attendus fourniront de nouvelles connaissances fondamentales sur l'évolution de la diversité génétique des gènes de résistance, ouvrant ainsi des perspectives pour le développement de stratégies innovantes en agroécologie. Ces connaissances contribueront ainsi au développement de nouvelles variétés résistantes ou à la conception de mélanges variétaux plus robustes, réduisant ainsi l'usage des produits phytosanitaires et favorisant des systèmes agricoles plus durables.
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As with many crop species, rice has experienced a reduction in genetic diversity due to domestication. This reduction, visible in traditional landraces and even more pronounced in modern elite varieties, limits the genetic reservoir available for adaptation to biotic and abiotic environmental changes. Among biotic pressures, pathogen attacks represent a major selective force, shaping the evolution of plant immune systems. Plants defend themselves with a diverse repertoire of immune receptors, which form the core of their innate immune system. However, cultivated crops, especially in monoculture systems, are often more vulnerable to pathogens, leading to the widespread use of phytosanitary products with disastrous consequences for environmental and global health.
This thesis is part of the ANR-funded project ‘EPIS' (2025-2029, covering the full duration of the doctoral contract) and focuses on the evolution of rice immune receptor genes, specifically LRR-containing receptors (LRR-CRs), and aims to understand how domestication and modern breeding have impacted their diversity and evolutionary dynamics. The PhD candidate will be based within the GE2pop team at the AGAP Institute in Montpellier, under the supervision of Nathalie Chantret and co-supervised by Vincent Ranwez (Professor at Institut Agro Montpellier, GE2pop team) and François Sabot (UMR DIADE, IRD, Montpellier).
Using high-quality genomic data from approximately 60 rice genomes—among which 40 are already publicly available and the others will be obtained through the EPIS project—encompassing wild relatives (O. rufipogon), traditional landraces, and modern cultivars, the project will characterize the diversity of LRR-CR genes and assess whether domestication reduced their diversity and to what extent it has been restored post-domestication.
The research will integrate bioinformatics, sequence analysis (e.g., alignments, clustering, phylogeny), and population genetic methods (e.g., diversity metrics, selection scans). A key objective will be to determine whether specific evolutionary mechanisms, such as recombination or selection on the LRR domain, have shaped LRR-CR diversity. This comprehensive approach will shed light on how these genes have evolved under human influence and natural selection.
The expected outcomes include a detailed understanding of how rice immune receptor diversity has been shaped through domestication and selection, identification of candidate genes under selection, and insights into the molecular mechanisms driving LRR-CR evolution. These findings will contribute to developing new breeding strategies aimed at producing more resilient rice varieties and designing more robust varietal mixtures, ultimately reducing reliance on harmful phytosanitary products and supporting sustainable agriculture.
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Début de la thèse : 01/11/2025

Autre financement public

Autre type de financement - projet 'EPIS' : ANR Générique appel 2024 'EPIS'

Institut Agro Montpellier

584 GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau

Titulaire d'un Master 2 recherche (universitaire ou Institut Agro), avec des compétences en génétique, génomique et évolution moléculaire. Une expérience ou une appétence pour la bio-informatique est vivement souhaitée. Un bon niveau en analyse de données sera un atout.
Possessing a Master's degree (Research) (from a university or an Agro Institute), with expertise in genetics, genomics, and molecular evolution. Experience or a keen interest in bioinformatics is highly desirable. A strong background in data analysis will be a significant advantage.