Thèse Approche Multi-Omique de la Réponse d'Un Apparenté Sauvage au Pommier Cultivé Face au Changement Climatique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Biosphera - Biologie, Société, Ecologie & Environnement, Ressources, Agriculture & Alimentation École doctorale : Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème Laboratoire de recherche : Écologie, Société et Évolution Direction de la thèse : Stéphane BAZOT Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-19T23:59:59 Le changement climatique exerce une pression croissante sur les plantes pérennes, en particulier les arbres fruitiers, dont la longévité impose de maintenir des performances fonctionnelles pendant plusieurs décennies, malgré l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des stress climatiques. La capacité des pommiers à faire face à ces contraintes repose sur un équilibre complexe entre la plasticité phénotypique, la régulation moléculaire et les contraintes génomiques, encore insuffisamment compris aux échelles physiologiques et moléculaires.

Cette thèse vise à identifier les mécanismes biologiques sous-jacents à la résilience des pommiers face au changement climatique en mobilisant une approche multi-omique intégrative, combinant des données phénotypiques, transcriptomiques, épigénomiques et génomiques. Le projet s'appuie sur un système modèle robuste centré sur Malus sylvestris, l'un des parents sauvages du pommier cultivé, qui a persisté face à des fluctuations climatiques passées et constitue un réservoir clé de diversité génétique et épigénétique potentiellement mobilisable pour la résilience future. Ce système bénéficie d'un design expérimental unique, combinant une expérimentation en conditions climatiques contrôlées (ECOTRON), pour laquelle les données phénotypiques et transcriptomiques sont déjà disponibles, et un réseau de vergers expérimentaux multi-sites, implantés depuis plus de cinq ans à travers l'Europe, disposant de données phénotypiques et génomiques à long terme.

Dans un premier temps, la thèse exploitera les données acquises en ECOTRON afin de caractériser les réponses plastiques des traits fonctionnels le long de gradients climatiques contrôlés et d'identifier les signatures moléculaires et épigénomiques associées à des niveaux de performance contrastés. Dans un second temps, les données issues des vergers multisites permettront de caractériser les réponses plastiques des traits fonctionnels en conditions naturelles, en tenant compte de la variabilité environnementale, de l'âge physiologique des individus et de la structure génétique des populations.

En combinant l'analyse de traits fonctionnels, des approches multi-omiques intégratives et la génomique des populations, cette thèse apportera une vision intégrée et réaliste de la résilience climatique chez un arbre fruitier emblématique, avec des implications directes pour la conservation des ressources génétiques et le développement de stratégies de gestion et de sélection plus durables.
Anthropogenic climate change is imposing unprecedented constraints on plant species, both wild and cultivated, due to the rapid pace of current environmental changes compared to past climatic fluctuations (Alseekh et al., 2025). In perennial plants, particularly trees, this acceleration raises a critical question: how can biological performance be maintained over long lifespans despite repeated episodes of thermal, water, or phenological stress (Kremer et al., 2025a)?

Plants can respond to these changes through phenotypic plasticity, which allows a single genotype to express different phenotypes depending on environmental conditions, and through local adaptation driven by natural selection. While numerous studies have documented these responses based on morphological or physiological traits, the molecular mechanisms underlying them remain largely unknown in perennial species (Capblancq et al., 2023; Kremer et al., 2025b; Verrico et al., 2025). This gap is particularly pronounced in fruit trees, whose domestication has profoundly altered selection regimes, genetic architectures, and the constraints shaping the evolution of functional traits (Besnard et al., 2018; Cornille et al., 2015; Gaut et al., 2015).

Beyond genetic variation, epigenomics is now recognized as a key mechanism of plant resilience (Baduel & Colot, 2021). Epigenetic modifications, particularly DNA methylation, enable rapid and potentially reversible regulation of gene expression without altering the nucleotide sequence. In plants, DNA methylation plays a central role in controlling transposable elements, which act as sensitive sensors of environmental stress and can influence the expression of nearby genes (Baduel et al., 2025). These mechanisms provide a potential link between short-term plastic responses and longer-term evolutionary dynamics, yet they remain poorly explored in trees (Peck & Sork, 2024).

The cultivated apple (Malus domestica) and its wild relatives, particularly Malus sylvestris in Europe, constitute a highly relevant model system to address these questions. Their domestication history is well documented, their wild populations occupy diverse ecological niches, and their genetic and genomic diversity has been extensively characterized (Chen et al., 2023, 2025; Cornille et al., 2012, 2013, 2014, 2015, 2019). Understanding how phenotypic plasticity, epigenomic variation, and evolutionary history interact to shape apple tree responses to climatic constraints is essential for predicting their capacity to cope with ongoing climate change.
This PhD aims to elucidate how apple trees leverage phenotypic plasticity and molecular regulation (gene expression and epigenetic modifications) to respond to climate change, through the integration of multi-omics signatures underlying plastic responses This PhD project investigates how wild apple trees respond to climate variability by combining controlled experiments and field-based observations. It focuses on understanding the interplay between phenotypic plasticity and molecular regulation across different environmental conditions.

The research is structured around two complementary components. First, controlled climate experiments will be used to characterize how functional traits and molecular profiles respond to contrasting environmental conditions. Second, multi-site experimental orchards across diverse climatic regions will provide insights into plant responses under natural and variable environments.

By integrating phenotypic measurements with multi-omics data, the project aims to identify biological signatures associated with plant performance and environmental responses. Advanced statistical and genomic approaches will be used to disentangle the effects of genetic background, environmental variation, and their interactions.

Overall, this work will provide an integrated understanding of climate resilience in a perennial plant system and contribute to broader efforts in plant adaptation research and sustainable crop management.

Le/la candidat(e) doit avoir une solide formation en biologie, écologie, génomique ou dans un domaine connexe. Des connaissances en biologie végétale et/ou en biologie évolutive sont fortement appréciées.

Une expérience en analyse de données (par exemple en R ou Python) est attendue, et une familiarité avec les données omiques (transcriptomique, génomique ou épigénomique) constituera un atout. De solides compétences quantitatives et un intérêt pour les approches intégratives sont importants.

Le/la candidat(e) doit faire preuve d'autonomie, de motivation et être capable de travailler dans un environnement de recherche interdisciplinaire et international. Un intérêt pour le travail de terrain (par exemple l'échantillonnage en vergers expérimentaux) est souhaité, bien que le projet soit principalement axé sur l'analyse de données.

Une excellente maîtrise de l'anglais est requise.