Towards the understanding of the epigenetic and transcriptional regulation of sex expression in Cucumis melo

Chez les plantes, le terme « determinisme sexuel » designe le processus developpemental par lequel les fleurs mâles et femelles se trouvent separees sur la meme plante (monoecie) ou sur des individus differents (dioecie). La famille des Cucurbitaceae compte une grande diversite de systemes de reproduction. Dans ce processus, fortement sous le controle de phytohormones, l’ethylene joue un role majeur. Il est probable que des modes de reproduction tels que la monoeciereposent sur l’etablissement de programmes d’expression genique differents, grâce a une regulation epigenetique des genes de determinisme sexuel (GDS). En accord avec cette hypothese, nous avons montre que les genes impliques dans le determinisme sexuel et le developpement des organes floraux etaient regules par le depot de la marque chromatinienne H3K27me3associee a la repression des genes. L’objectif de cette these est de dissequer les mecanismes epigenetiques et transcriptionnels qui regulent le determinisme du sexe chez le melon monoique. Ce travail se decoupe en deux parties principales, dans lesquelles nous montrerons le role de processus epigenetiques ainsi que de la regulation transcriptionnelle des GDS et genes de reponse hormonale dans le maintien de la monoecie. Dans un premier travail l’objectif a ete de decouvrir le role de H3K27me3 dans le determinisme sexuel et le developpement floral. Pour cela, nous avons utilise une approche de genetique inverse afin d’isoler des mutants deficients pour la proteine LHP1, un facteur implique dans le maintien de la marque H3K27me3. Nous avons crible une collection de mutants TILLING et avons identifie des mutations pour les deux homologues de LHP1 chez le melon, CmLHP1A et CmLHP1B. Nous avons montre que ces deux proteines regulent ensemble divers aspects du developpement, ainsi que la distribution de la marque H3K27me3 sur l’ensemble du genome. Les doubles mutants cmlhp1ab montrent des defauts phenotypiques pleiotropes et de maniere interessante, une diminution de la proportion de fleurs femelles. L’analyse integrative de donnees de RNAseq et ChIP-seq H3K27me3 a revele que les mutants presentent une diminution globale de la marque H3K27me3, ce qui correle avec l’induction de genes impliques dans le developpement floral et la signalisation hormonale tels que PISTILLATA, SEPALLATA 3, 2 et APETALA1, ainsi que les genes GH3-like. Nos resultats montrent que CmLHP1A et B controlent le developpement vegetatif et reproducteur, et que la perte de fonction de ces proteines induit des perturbations de l’expression du genome qui affectent non seulement le developpement de la plante, mais egalement son systeme de reproduction.Dans un second travail l’objectif a ete de de caracteriser la fonction de EIN3 dans le determinisme du sexe. CmEIN3, un homologue du regulateur central de la reponse transcriptionnelle a l’ethylene, a ete identifie par un crible genetique visant a identifier des mutants presentant des perturbations du determinisme sexuel dans une population de mutants EMS. Les mutants cmein3-1 presentent une transition partielle de la monoecie vers l’andromonoecie. Nous avons identifie les genes cibles potentiels de EIN3, en realisant des experiences de DAP-seq et croise ces resultats avec des donnees de RNAseq obtenues dans le mutant cmein3, afin de correler la fixation de EIN3 a une activation ou une repression de ses cibles. C’est ainsi que EIN3 peut fonctionner aussi bien comme un activateur que comme un represseur de la transcription tout en observant que changements d’expression des genes observes chez les mutants cmein3-1 correlent en partie avec une perte d’affinite de la proteine mutee pour l’ADN. Dans le contexte du determinisme du sexe, nous avons pu montrer que CmEIN3 ne controle pas seulement la reponse transcriptionnelle a l’ethylene, mais egalement les interactions entre les voies de signalisation par les auxines, les cytokinines et l’acide abscissique afin d’inhiber le developpement des etamines.