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UMR1095 GDEC Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales
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  • Résumé :

L’Unité Mixte de Recherche GDEC « Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales » développe, avec le blé comme objet d’étude, un projet de recherche pluridisciplinaire porteur d’une double ambition : acquérir des connaissances fondamentales sur les processus biologiques à l’origine de la capacité d’adaptation des blés aux contraintes environnementales, puis exploiter ces découvertes pour la conception de variétés répondant aux enjeux liés au changement climatique et à la transition agro-écologique.

Direction:

Jérôme Salse (Directeur)

Catherine Ravel, Pierre Barret, Jacques Le Gouis (Directeurs adjoints)

Patricia Tixier-Leyre (Assistante de Direction)

Said Mouzeyar (Représentant UCA)

Production 2016-2020 :

Académique : 205 articles (IF : 6.9) font 56% en collaboration internationale

Inscription 10 variétés de blé tendre (don’t Geny, Grafik et Gwastell pour l’agriculture biologique)

Vulgarisation : >100 participations dans les médias


Effectifs & Tutelles :

L’UMR 1095 Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales (GDEC), créée en 2000, est placée sous la double tutelle d’INRAE et de l’Etablissement Public Expérimental Université Clermont-Auvergne (EPE-UCA), et accueille des agents de VétAgro Sup (VAS) et du CNRS. Localisée sur le site INRAE de Crouël (Clermont-Ferrand) et sur le Campus Universitaire des Cézeaux (Aubière), l’UMR GDEC héberge 77 agents permanents don' 13 HDR ainsi qu’environ 40 non permanents par an (Doctorants, Post-Doctorants, CDD, visiteurs). 


 Projet de recherche :

Le projet scientifique de l’Unité est centré sur le blé, 2ème céréale au niveau mondial, et plus largement sur les espèces apparentées de la famille botanique des Triticées, telles que l’orge, le seigle et le triticale, qui sont des espèces agronomiques majeures. L’augmentation de la demande, le changement climatique, la nécessaire restauration de la biodiversité dans les agro-ecosystèmes, du champ jusqu’au territoire, entrainent la re-conception des systèmes agricoles et des cibles des programmes de sélection, notamment pour des espèces de grandes cultures comme le blé. Ces changements de paradigmes s’inscrivent dans ce que l’on appelle désormais la transition agro-écologique. Ces enjeux nécessitent le développement de variétés plus résilientes face aux contraintes environnementales qui pourront être exploitées dans des systèmes de production durables dans un contexte de transition agro-écologique et de changement climatique. Dans ce contexte et à l’interface entre recherche fondamentale et recherche finalisée, les projets pluridisciplinaires développés au sein de l’UMR GDEC se structurent autour d’un objectif commun : caractériser et mobiliser les mécanismes adaptatifs des blés, de façon à assurer la stabilité du rendement et de la qualité pour répondre aux nouveaux enjeux environnementaux, sociétaux et agricoles.

Pour atteindre cet objectif, l’Unité GDEC s’appuie sur six équipes de recherche organisées en deux pôles scientifiques. Dans le premier pôle (animé par Sophie Bouchet et Caroline Pont), trois équipes de recherche (PaleoGénomique & Evolution, Génétique & Recombinaison, Diversité & Génomes) ont pour objectif commun de comprendre l’impact de l’organisation, de la régulation et de l’évolution des (épi)-génomes des blés sur la genèse de la diversité génétique moderne utilisée en sélection.

  • PaléoEVO (Paleogenomics & Evolution), coordinateur : Jérôme Salse - Disséquer et exploiter les bases moléculaires de plasticité génomique post-polyploïdie source d’adaptation aux contraintes.
  • GeCO (en anglais seulement) (Génétique & Recombinaison), coordinateur : Pierre Sourdille - Comprendre et débloquer le contrôle fonctionnel et structural de la recombinaison.
  • DIGEN (Diversité & Génomes), coordinateurs : Sophie Bouchet et Frédéric Choulet - Comprendre et exploiter la diversité (epi)génomique des Triticeae.

Pour le second pôle (animé par Christine Girousse et Ludovic Bonhomme), trois équipes de recherche (Qualité des Grains, La Variance comme source de Stabilité, Maladies des Céréales) cherchent quant à elles à caractériser les bases génétiques, (épi)-génétiques, moléculaires et physiologiques de caractères agronomiques majeurs, tels que la stabilité du rendement, la qualité et la tolérance aux stress biotiques (maladies) et abiotiques (nutritionnel, hydrique, thermique), seuls ou en association. Ces travaux contribuent au développement de nouveaux outils et méthodes de sélection, comme par exemple la sélection génomique, via l’intégration des connaissances générées par les équipes de recherche dans des modèles pour améliorer l’efficacité de la sélection variétale.

  • QualiGrain (Qualité du Grain), coordinateur : Jacques Le Gouis - Maintien de la qualité d’utilisation, la valeur nutritionnelle et la valeur santé sous contraintes environnementales.
  • VUE (Variance comme source de stabilité), coordinateur : Vincent Allard - Variabilité des composantes de rendement comme source de stabilité sous contraintes abiotiques.
  • MDC (Maladies Des Céréales), coordinateur : Thierry Langin - Identifier et caractériser de nouvelles sources plus durables de résistance aux maladies.

Ainsi, les travaux de l’UMR GDEC sont non seulement valorisés dans le cadre de publications scientifiques, de brevets, de logiciels et d’expertises mais également par la sélection de nouvelles variétés inscrites au catalogue. Enfin, l’animation transversale, mise en place autour des deux pôles thématiques, constitue un terrain favorable au développement des projets inter-équipes, ainsi qu’à l’essor de nouvelles thématiques et compétences transversales, comme la biologie des systèmes pour aller vers une biologie plus prédictive.

Pour le développement de leurs projets, les équipes de recherche de l’UMR GDEC bénéficient de l’appui des activités R&D de plateformes dotées des équipements les plus récents et de leurs expertises uniques:

  • GENTYANE (coordinateur : Charles Poncet) pour le séquençage et génotypage haut débit ;
  • Validation Fonctionnelle (coordinateur : Pierre Barret) pour l’analyse fonctionnelle par transgénèse et l’édition des génomes ;
  • VEGEPOLE (coordinateur : Stéphane Bernard) pour les expérimentations en conditions contrôlées grâce à 5500m² de dispositifs de types serres et chambres de cultures ;
  • Centre de Ressources Biologiques Céréales à paille (coordinateur : François Balfourier et Clément Debiton) pour la caractérisation et l’exploitation d’une collection de ~27000 accessions don’t environ 12 000 représentant la diversité des blés mondiaux ;
  • BIOINFO (coordinateur : Frédéric Choulet) pour l’analyse des données génomiques grâce aux ressources et outils bioinformatiques disponibles au sein de l’Unité et sur le site au Mésocentre et la plateforme AuBi 
  • Services d’Appui pour la gestion administrative, RH et financière.
  • Les expérimentations en plein champ sont réalisées en collaboration avec l’Unité Expérimentale INRAE PHACC (PHénotypage Au Champ des Céréales), l’UMR et l’UE assurant la gestion de la plateforme de Phénotypage haut débit Phéno3C (Phénotypage au Champ sous Contraintes Climatiques), qui permet l’étude de l’impact de paramètres clefs du changement climatique (stress hydrique et concentration en CO2 atmosphérique) en conditions de plein champ.

L’implication dans la formation locale :

L’UMR GDEC est rattachée à l’Institut « Sciences de la Vie, Santé, Agronomie et Environnement » de l’UFR de Biologie et à l’Ecole Doctorale 65 Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement. L’UMR GDEC est active dans l’offre de formation du site par la participation de ses agents (INRAE et UCA) aux Licence, Master (Biologie Végétale Plant Integrative Biology & Breeding (PIBB), Microbiologie, Bioinformatique), ainsi que par son implication dans le projet de Master international « Plant science facing new challenges », composante de la Graduate School « Changing Environment » (Env’School , SFRI). L’UMR GDEC est une des unités porteuses du Centre International de Recherche (ex-Challenge 1) « Concevoir et piloter des agroécosystèmes durables dans un contexte de changement global » du projet I-Site Clermont Auvergne CAP 20-25 et plus particulièrement du livrable 'Nouveaux idéotypes de céréales' et contribue également dans ce projet à l’axe transversal 'Instruments' sur le Big Data. L’UMR GDEC est membre de la Fédération de Recherche (FR) en Environnement et de la FR Systèmes microbiens. L’UMR GDEC a également une forte implication dans la politique de site (déclinée par exemple dans le Contrat de Plan Etat Région), les Infrastructures de Recherche distribuées INRAE nationales (INRAE Genomics6 et Phénome7) et les structures soutenant le développement des partenariats publics-privés (Pôle Végépolys Valley, Carnot Plant2Pro, Chaire industrielle avec Limagrain).

Les thématiques émergentes :

Parmi les thématiques de l’Unité DGEC, cinq ont connu un développement récent :

  • L’origine et l’évolution des blés par l’étude de l’ADN ancien : L’analyse de l’ADN ancien de restes archaeobotaniques permet d’ouvrir une fenêtre sur les empreintes génomiques de l’évolution et de l’adaptation passée des Triticées potentiellement source de nouvelles pistes pour la sélection des variétés modernes dans le contexte du changement climatique [ANR Projet ARKAEOAG ANR-20-CE27-0013-01].
  • Les introgressions pour la création de diversité : l’histoire évolutive du blé est marquée par des évènements d’hybridations avec des espèces apparentées (on parle d’hybridations interspécifiques), survenus naturellement dans le cadre des programmes d’amélioration variétale. Ces hybridations ont conduit à l’introduction de fragments d’ADN de ces espèces apparentées au sein du génome du blé tendre (on parle d’introgressions), fragments qui ont des conséquences, non seulement sur le fonctionnement du génome du blé mais également sur les programmes de sélection variétale, notamment parce qu’ils induisent une suppression du brassage allélique dans ces régions pouvant ainsi avoir des effets négatifs sur la productivité de la variété. Caractériser ces introgressions et réduire leur taille par un contrôle optimal de la recombinaison entre chromosomes de blé et ceux issus des espèces apparentées doit permettre de lever les verrous liés à l’hybridation interspécifique.
  • Les protéines du gluten pour la valeur santé : Le réseau de gluten est impliqué dans des problèmes de santé comme la maladie cœliaque, les allergies et peut-être l’hypersensibilité. Pour identifier les caractéristiques du gluten mis en jeu dans ces pathologies, une approche translationnelle au sens médical du terme, allant de la plante (sélection) aux patients (étude clinique) en passant par l’étude des procédés de transformation a été développée. Dans le cadre de la re-végétalisation de l’alimentation, ce travail s’étend vers la valeur nutritionnelle et santé des protéines du blé [ANR Projet GLUTN, ANR-17-CE21-0009].
  • L’holobionte pour les interactions plantes-microorganismes : L’étude du rôle des microorganismes associés à la rhizosphère et la phyllosphère (phytobiome) dans le fonctionnement, la santé et les performances du blé s’inscrit de façon forte dans des approches au service de la transition agroécologique, en considérant que la plante ne peut plus être considérée comme un organisme seul, mais comme un organisme en constante interaction avec les microorganismes qui lui sont associés (concept d’holobionte).
  • La biologie des systèmes par l’intégration des données biologiques multi-scalaires au service de la biologie prédictive : La biologie est désormais associée à l’accès à des données volumineuses, hétérogènes, de grandes dimensions issues des nouvelles technologies d’observation du fonctionnement du vivant permettant la compréhension la plus fine des processus biologiques complexes, on parle de biologie des systèmes. Notre capacité à prédire la réponse (phénotype) d’un organisme, au sein de son agroécosystème face à un environnement changeant, implique le développement d’un environnement de recherche pluridisciplinaire (impliquant mathématiciens, statisticiens, génomiciens, généticiens, physiologistes et agronomes), nécessaire à l’intégration optimale de ces données [ANR Cahier n°12 https://anr.fr/fr/ressources/cahiers-thematiques ].

Les consortiums emblématiques :

  • Le projet Européen (FP7-613556) Whealbi (https://www.whealbi.eu/fr/) coordonné par le GDEC a rassemblé 18 partenaires européens avec pour ambition de combiner la génomique, la génétique et l’agronomie pour améliorer la production européenne de blé et d’orge dans des systèmes de culture compétitifs et durables. Il a généré des données à partir de séquences génomiques produites pour près de 1000 variétés de blé et d’orge et fournit des modèles et des outils pour intégrer ces données dans les programmes de sélection et de gestion des cultures (DOI: 10.1038/s41588-019-0393-z).
  • Le Projet Investissement d’Avenir (PIA ANR-10-BTBR-03) BreedWheat (https://breedwheat.fr/) coordonné par le GDEC a été conçu pour soutenir la compétitivité de la filière française de sélection du blé en répondant aux enjeux sociétaux pour une production durable et de qualité. Il a rassemblé 27 partenaires publics et privés et a permis d’obtenir des résultats majeurs comme ceux concernant le génome du blé tendre et la variabilité génétique de l’adaptation aux contraintes environnementales (DOI : 10.1126/sciadv.aav0536).
  • Depuis sa création en 2005, le GDEC est un des piliers du consortium international de séquençage du génome du blé consortium (IWGSC; http://www.wheatgenome.org) et un membre de son conseil d’administration. Ce consortium qui rassemble 3200 membres issus de la recherche publique et privée de 71 pays est à l’origine de la première séquence de référence du génome du blé publiée en 2018 (DOI: 10.1126/science.aar7191).

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- Moyens :
76 agents permanents et 30/40 contractuels Afficher la suite
76 agents permanents et 30/40 contractuels Réduire

- Collaborations :
UMR Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales (GDEC) : https://www6.clermont.inrae.fr/umr1 Afficher la suite

UMR Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales (GDEC) :

 https://www6.clermont.inrae.fr/umr1095/

Génotypage et Séquençage en Auvergne (Gentyane) :

http://gentyane.clermont.inra.fr/

Centre de Ressources Biologiques Céréales à paille (CRB) :

https://www6.clermont.inrae.fr/umr1095/Organisation/Plateformes/Centre-de-Ressources-Biologiques

Auvergne BioInformatique (AuBI):

https://mesocentre.uca.fr/projets-associes/plateforme-aubi

INRAE UE 1375 PHénotypage Au Champ des Céréales (PHACC) :

 https://www6.clermont.inrae.fr/ue1375

INRAe Génomique :

 https://www6.inrae.fr/inrae-genomics_eng/

Inrae Phénome :

https://www6.dijon.inrae.fr/umragroecologie_eng/Research-Programs/Investissement-Avenir/PHENOME

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