Evolution des génomes polyploïdes et innovations fonctionnelles : contexte phylogénétique et origine du DMSP chez les spartines

Le Dimethylsulfoniopropionate (DMSP) est une molecule a fort impact ecologique couramment produite par le phytoplancton marin, mais tres rarement chez les plantes a fleurs: seulement chez quelques genres (dont Spartina chez les Poacees). Bien que les etapes enzymatiques impliquees dans la voie de biosynthese du DMSP soient connues chez les spartines, son origine ainsi que les genes impliques restent encore a decouvrir chez les plantes. Cette etude s’est fixee pour objectif de contribuer a elucider les mecanismes a l’origine de cette fonction chez les spartines. Cette question a ete apprehendee a travers differentes approches : biochimique, metabolomique, transcriptomique, genomique comparative et phylogenetique. Les resultats ont montre que la capacite a synthetiser le DMSP a une origine unique au sein du genre Spartina et se serait mise en place il y a 3-10 millions d’annees. Cette capacite est intervenue chez l’ancetre d’un des deux principaux clades (hexaploide) de spartines, puis a ete heritee chez toutes les especes derivant de ce clade (hexaploides a dodecaploides). Les especes de l’autre clade (tetraploide) et leurs descendants (quel que soit leur niveau de ploidie) n’accumulent pas de DMSP. En utilisant les genomes sequences des especes de Poacees ainsi que les ressources genomiques et transcriptomiques disponibles chez les spartines, les genes candidats intervenant dans les 4 etapes de la voie de biosynthese proposee dans la litterature ont ete explores. L’identification des genes intervenant dans les deux etapes intermediaires, supposees specifiques de la capacite de synthese du DMSP represente un veritable defi dans la mesure ou seules des activites enzymatiques putatives ont ete proposees a ce jour (sans connaissance des enzymes specifiques ni de leur sequence proteique). Nous avons pu identifier une serie de genes candidats pour chacune des deux fonctions concernees (decarboxylase et amine oxydase), comparer leur niveau de transcription entre les especes DMSP+ et DMSP-, et predire leur localisation cellulaire. De plus, des analyses d’activites enzymatiques ont permis de formuler de nouvelles hypotheses et pistes de recherches sur l’emergence de cette nouvelle voie de biosynthese chez les spartines.