Résumé
La reproduction sexuée repose sur la formation et le fonctionnement des méiocytes, qui orchestrent la transmission de l’information génétique au cours des générations. Ce projet de thèse est dédié à deux aspects importants des cellules méiotiques chez les plantes : d’une part les mécanismes épigénétiques contrôlant la recombinaison, et d’autre part le processus d’initiation même de ces cellules méiotiques, en combinant deux plantes modèles, le maïs et Arabidopsis.Le premier volet de la recherche explore la relation entre la formation des cross-overs (COs), événement majeur de la méiose, et les changements dynamiques dans la méthylation de l'ADN. La localisation de la recombinaison méiotique n'est pas aléatoire dans le génome, et ce principe fondamental s'applique à toutes les espèces. Chez le maïs, des cassures d'ADN double brin ont lieu dans tout le génome mais sont exclusivement réparés en cross-overs au sein des régions euchromatiques. Parmi les multiples niveaux de régulation impliqués dans la localisation des COs, la méthylation de l’ADN a été encore peu explorée et sa régulation dynamique au cours de la méiose reste inconnue. Nous proposons une analyse de méthylomes stades-spécifiques de méiocytes mâles chez le maïs, chez le type sauvage et dans le mutant zmet5 perturbé dans la méthylation hétérochromatique, comparant les dynamiques de méthylation de l’ADN des régions du génome riches et pauvres en COs, au cours de la méiose.Le deuxième volet se penche sur la formation des cellules méiotiques femelles (MMC, Megaspore Mother Cell) et pose la question du contrôle possible de l'identité et la plasticité de ces cellules par l'architecture des tissus de l'ovule. Des données récentes chez l’espèce modèle Arabidopsis, suggèrent que les paramètres géométriques et mécaniques des tissus de l’ovule, où se forme la MMC, déterminent la capacité plastique des cellules à acquérir l’identité MMC. Cependant, nous ne savons pas si ce modèle est conservé dans les ovules des graminées. Afin d'étudier la formation des MMC chez les graminées, en 3D et au niveau cellulaire, nous utilisons le maïs comme modèle pour suivre le développement du primordium d’ovule. L’analyse quantitative de cet atlas 3D a permis de corréler les changements morphogénétiques au niveau des organes avec une description cellulaire de la formation progressive de la MMC, pour reconstruire une trajectoire de développement plausible de la MMC et de ses voisines. Afin de décrire plus précisément la trajectoire du développement des cellules précurseurs des MMCs et leur coordination avec la croissance des tissus de l'ovule, nous exploitons des données obtenues chez Arabidopsis, permettant une imagerie 4D (time lapse) d’ovules précoces. Nous avons développé un workflow permettant le suivi des cellules au cours du développement. Nous avons entrepris une analyse quantitative pour définir quels paramètres cellulaires -géométrie, topologie, orientation des divisions- sont les meilleurs prédicteurs de la plasticité de la MMC.