Régulation journalière de l’expression génique sous contraintes abiotiques : compréhension des mécanismes et identification de gènes régulateurs des réponses aux stress chez le pois H/F

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Vous serez accueilli(e) au sein de l’équipe FILEAS (Seed Filling & Abiotic Stresses in Legumes), appartenant à l’Unité Mixte de Recherche (UMR) Agroécologie basée à Dijon. L’équipe FILEAS mène des recherches pour améliorer et stabiliser la qualité des graines de légumineuses, en particulier le pois et la féverole, ainsi que leur tolérance aux stress environnementaux, pour accélérer les transitions alimentaire et agroécologique. La culture de légumineuses comme le pois (Pisum sativum) offre des avantages multiples, tant d’un point de vue agronomique que nutritionnel et environnemental. Le pois est toutefois sensible aux stress abiotiques, en particulier lors de la floraison et du développement des graines. Les travaux de l’équipe FILEAS portent notamment sur les effets d’un déficit hydrique, de fortes températures et de carences nutritionnelles (carence en soufre) sur le rendement et la qualité de la graine, et sur les mécanismes moléculaires de réponse à ces contraintes. La combinaison d’approches de biologie moléculaires, d’analyses multi-omiques et de génétique nous permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires de réponse du pois aux stress et de valider la fonction de certains gènes candidats.

La thèse s’inscrit dans le projet ANR CHRONOPEAS (2026-2029), qui vise à produire des connaissances sur la chronobiologie du pois afin d’améliorer sa tolérance aux stress abiotiques. Les plantes, comme la plupart des organismes vivants, possèdent un mécanisme interne appelé horloge circadienne, qui leur permet d’anticiper et de répondre aux variations journalières de signaux environnementaux tels que la lumière et la température. Ce mécanisme est composé de plusieurs gènes, qui sont exprimés à des moments spécifiques de la journée, avec un rythme d’expression de 24h. La plupart de ces gènes codent pour des facteurs de transcription, qui régulent un grand nombre de gènes impliqués dans des processus clés tels que la photosynthèse, l’ouverture des stomates, et les réponses aux stress. Ainsi, une forte proportion des gènes de la plante présente une expression rythmique au cours du cycle jour/nuit. Chez le pois, nos données indiquent que 52% et 18% du transcriptome des feuilles et des graines sont rhythmiques, respectivement. 

L’objectif de la thèse est d’identifier l’impact de stress environnementaux (fortes températures, déficit hydrique, carence en soufre) sur la régulation journalière de l’expression génique dans les feuilles de pois, afin d’identifier des gènes candidats impliqués dans le contrôle des réponses de la plante vis-à-vis de ces stress. Les principales questions de recherche sont les suivantes : 

• Est-ce que les gènes de réponse aux stress sont exprimés à des moments spécifiques de la journée ? 
• Est-ce que la combinaison de stress a un impact plus fort que les stress appliqués individuellement ? 
• Observe-t-on des décalages de phase (moment de la journée où l’on observe le pic d’expression) en réponse aux stress ? 
• Observe-t-on des réponses similaires au niveau du transcriptome et de l’accessibilité de la chromatine ?
• Peut-on prédire efficacement des gènes régulateurs clés à partir de réseaux de régulation génique construits sur la base des données d’expression rhythmique ? 

Des plantes de pois cultivées en serre ont été soumises aux stress mentionnés ci-dessus, appliqués seuls ou en combinaison, et des feuilles ont été récoltées à différents moment de la journée afin d’effectuer des analyses moléculaires. Différentes variables phénotypiques (hauteur des plantes, biomasse, rendement), physiologiques (teneur en chlorophylle, conductance stomatique, quantités de ROS) et de composition de la graine (protéines de réserve, éléments nutritifs) ont été acquises ou le seront au début de la thèse. Des données de RNA-Seq seront générées en année 1, ainsi que des données d’ATAC-Seq en année 2. L’étudiant.e  sélectionné.e aura pour missions :

• La caractérisation de l’impact des stress sur le phénotype et la physiologie de la plante de pois ;
• L’identification des rythmes d’expression géniques dans les feuilles de pois en réponse aux stress ;
• L’identification des gènes différentiellement exprimés en réponse aux stress, et analyse fonctionnelle (enrichissement Gene Ontology) ;
• La comparaison des rythmes d’expression génique entre les différents traitements ;
• L’analyse de l’accessibilité de la chromatine au cours de la journée et en réponse aux stress ;
• La construction de réseaux de régulation génique : identification de régulateurs clés des réponses de la plante aux stress ;
• L’interprétation biologique des résultats et valorisation (présentation en conférences et séminaires, publications scientifiques).

Conditions particulières d’activité (contraintes éventuelles/ astreintes, déplacements fréquents…) : Le stage sera essentiellement réalisé sur ordinateur (analyse, fouille et interprétation de données, bibliographie, rédaction).

Le stage sera essentiellement réalisé sur ordinateur (analyse, fouille et interprétation de données, bibliographie, rédaction).

Formations et compétences recherchées

Formation recommandée : Bac +5 en Biologie Végétale ou Data Science appliquée à la biologie.

Connaissances souhaitées : Biologie végétale, biologie moléculaire, biostatistiques, méthodes d’analyse de données biologiques.

Expérience appréciée en analyse de données avec le logiciel R, en veille bibliographique et en rédaction scientifique.

Aptitudes recherchées : Curiosité scientifique et envie d’apprendre à l’interface biologie/analyse de données, programmation avec le logiciel R (basique ou avancée), attrait pour la visualisation de données, rigueur, sens de l’analyse et de la communication, bonne capacité rédactionnelle, aptitude à travailler en équipe. 

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation