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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR 1332 - Biologie du Fruit et Pathologie

UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie

Equipe Surface du Fruit (SURF)

 

SURF logo
Responsable : Christophe Rothan – Tel. 05 57 12 25 32 – Email : christophe.rothan@inra.fr

Christophe ROTHAN (DR)
Cécile BRES (IR)
Johann PETIT (IE)

Objectifs de recherche

Nos travaux portent essentiellement sur la formation et la spécialisation des tissus qui composent la peau du fruit. Nous nous intéressons à la peau car celle-ci contribue non seulement à l’attractivité du fruit pour le consommateur (brillance, couleur, rugosité etc.) mais constitue également l’interface entre le fruit et son environnement (contrôle de la perte en eau, résistance aux pathogènes etc.). La peau reste peu étudiée et sa formation est, de ce fait, peu connue. Des questions centrales subsistent.

Comment la formation de la peau est-elle régulée et comment est-elle coordonnée avec le développement des autres tissus du fruit ?  Comment sa composition et sa structure influent-elles sur ses propriétés ?

Les stratégies mises en œuvre pour répondre à ces questions reposent notamment sur l’exploitation des ressources génétiques (collection de mutants de tomate) et des outils de génomique fonctionnelle que nous avons mis en place au préalable (Just et al., 2013 ; Garcia et al., 2016), sur les PF (Imagerie, Métabolome/Lipidome) adossées à l’UMR BFP et sur des collaborations fortes établies au sein d’un large réseau de collaborations nationales et internationales.

Axes de recherche

Cuticule et surface du fruit

Lors de la mise en place précoce du fruit, les cellules vont se différencier, s’organiser en tissus distincts et se spécialiser. Dans ce processus, les cellules épidermiques vont jouer un rôle majeur dans la protection du fruit, en établissant une barrière lipidique complexe, la cuticule, permettant de garantir l’intégrité du fruit. Cette couche externe est responsable d’un grand nombre de propriétés agronomiques du fruit telles que l’aspect de surface, la conservation ou bien la résistance aux pathogènes (Petit et al., 2017).

SURF - Ill1

La cuticule est la couche la plus externe qui recouvre les cellules épidermiques du fruit. A. peau de tomate; B. microscopie électronique des cellules externes de la peau de tomate; C. coloration au Bodipy de la cuticule. Les rôles majeurs de celle-ci sont indiqués; D. schéma simplifié de la voie de biosynthèse des composés cuticulaires.

Par une approche de génétique directe (clonage positionnel, cartographie par séquençage) exploitant une collection de mutants EMS de tomate chez la variété miniature Micro-Tom, que nous avons généré auparavant, nous avons isolé puis caractérisé des mutants atteints au niveau de gènes clés de la biosynthèse de la cuticule, comme Slcyp86a69 (Shi et al., 2013), Slgpat6-a (Petit et al., 2016 ; Philippe et al., 2016), Slcus1 (Girard et al., 2012 ; Petit et al., 2014), et de sa régulation, comme Slshn2. Les analyses cytologiques, moléculaires et biochimiques menées sur ces mutants nous ont déjà permis de mieux comprendre la mise en place de la cuticule chez le fruit. L’établissement d’un réseau de mutants de cuticule (génération de double et triple mutants) nous permettra, en collaboration étroite avec divers partenaires en France et en Europe, d’approfondir notre compréhension de la régulation de la formation de la cuticule, des interactions entre composés cuticulaires et les autres polymères pariétaux, et des propriétés des polyesters cuticulaires dans la résistance aux pathogènes.

Régulation de la formation de la peau et coordination avec la croissance du fruit

Alors que la cuticule constitue la barrière la plus externe de la peau, celle-ci comprend également l’épiderme et plusieurs assises cellulaires sous-jacentes. La peau est remodelée en permanence pour assurer la croissance du fruit tout en maintenant son intégrité. Ainsi, la peau doit-elle en permanence s’adapter au grandissement du fruit en accroissant sa surface afin d’éviter les fissurations (cracking). Pour étudier plus en détail les mécanismes impliqués dans ces processus, nous avons élargi nos investigations à l’étude de la différenciation et de la spécialisation de l’épiderme et des assises sous-épidermiques.

L’approche choisie est (i) d’identifier des mutants de surface du fruit non exclusivement liés à une altération de la cuticule, afin d’acquérir des informations complémentaires sur les processus étudiés, (ii) d’identifier les mutations causales et (iii) de comprendre leur fonction dans la formation de la peau et leur rôle dans ses propriétés. Deux mutants affectés dans le contrôle épigénétique de la différenciation des assises sous-épidermiques sont plus particulièrement étudiés. La mutation d’une HISTONE METHYLASE chez le mutant SPOTTED provoque une altération de la spécialisation des assises sous-épidermiques et de la formation de la cuticule alors que la mutation d’une HISTONE DEMETHYLASE chez le mutant rough entraîne la prolifération ectopique des cellules sous-épidermiques.  Ce travail nous a permis de mettre en évidence le rôle majeur du complexe Polycomb PRC2 et plus généralement de la méthylation des histones dans le développement de la peau de tomate. Cette question centrale pour la compréhension de la formation de la peau du fruit sera approfondie dans la suite de nos recherches.

SURF - Ill2

Les mutants de tomate rough et SPOTTED montrent des altérations de surface du fruit (A, B) dues à une prolifération cellulaire à la surface du fruit chez le mutant rough (C) et à l’accumulation ectopique de choloroplastes dans les cellules sous-épidermiques chez le mutant SPOTTED (D).

SURF-Ill3

A: Images au microscope confocal d’une section de peau de tomate du mutant SPOTTED montrant la prolifération de chloroplastes (rouge), la perte d’adhésion cellulaire (bleu) et l’épaisseur accrue de la cuticule (vert) dans les régions tâchées (spotted) de fruits âgés de 20 jours après anthèse. B: marques histones H3K27me3 (analyse ChIP seq) d’un locus (analyse ChIP seq de deux allèles SPOTTED de force différente)chez le génotype de référence (WT) et chez le mutant SPOTTED.