Au sein du vivant, un haut niveau de contrôle et de synchronisation des mécanismes de division, croissance et différenciation cellulaire est nécessaire au bon développement des organes et à la mise en place de leurs fonctions. Identifier ces niveaux de contrôle et de synchronisation est l’une des questions centrales à la biologie du développement. Chez les angiospermes, les organes émergent à la périphérie d’organes génératifs, les méristèmes. Ces méristèmes abritent un groupe de cellules souches renouvelées constamment tant que le méristème est actif, maintenant ainsi leur fonction générative, et ces méristèmes sont organisés en couches cellulaires distinctes. Les cellules végétales étant incapables de mouvement au sein des tissus du fait de leur paroi rigide, cette organisation en couches cellulaires définies est propagée et maintenu dans les organes. Chez Arabidopsis thaliana, modèle historique en biologie végétale, l’identité florale est mise en place, au sein du méristème d’inflorescence, par l’expression des gènes LEAFY (LFY) puis APETALA1 (AP1), l’expression de ce dernier étant activée par le premier (Weigel et al., 1992; Bowman et al., 1993; Parcy et al., 1998). Une fois cette identité acquise, toujours sous le contrôle de LFY, l’expression d’autres gènes, encodant eux aussi des facteurs de transcription, va permettre le bon développement des différents organes floraux dans les bons verticilles. Ces gènes encodent pour la plupart des facteurs de transcription de la famille des MADS (d’après les quatre premiers membres identifiés, MCM1 chez Saccharomyces cerevisiae, AG chez A. thaliana, DEF chez Antirrhinum majus et SRF chez Homo sapiens) et ont été regroupés en trois familles, A, B et C, le chevauchement de leurs schémas d’expression régissant le type d’organe se développant dans un verticille donné (Schwarz-Sommer et al., 1990; Coen and Meyerowitz, 1991; Weigel and Meyerowitz, 1994). La fonction A permet le développement des sépales dans le premier verticille ;l’expression simultanée de gènes A et B entraîne la formation des pétales dans le second ; B et C permettent le développement des étamines dans le troisième ; et la formation du pistil dans le quatrième verticille est sous le contrôle de la fonction C. Chez Petunia x hybrida, le développement du pétale est sous le contrôle de trois gènes de classe B, PhDEFICIENS (PhDEF), PhGLOBOSA1 (PhGLO1) et PhGLOBOSA2 (PhGLO2), la formation d’hétérodimères PhDEF/PhGLO1 ou PhDEF/PhGLO2 étant absolument nécessaires au bon développement du pétale (Vandenbussche et al., 2004). PhGLO1 et PhGLO2 étant au moins partiellement fonctionnellement redondants, les fleurs de simples mutants phglo1 ou phglo2 possèdent bien des pétales dans le second verticille. Ce n’est pas le cas du simple mutant phdef chez qui on observe une conversion homéotique des pétales en sépales du fait de l’absence de protéine PhDEF pouvant participer aux hétérodimères cités ci-dessus, dont au moins une version est nécessaire à la fonction B. La fleur de P. hybrida sauvage présente normalement 5 pétales soudés formant un tube dans la partie inférieur de la fleur et s’ouvrant en de larges lobes pigmentés dans sa partie supérieure. En travaillant avec le simple mutant de transposition phdef-151, présentant une conversion homéotique des pétales en sépales, l’équipe où j’ai effectué ma thèse a observé deux types de phénotypes floraux issus d’événements de réversion, le transposon dTph1 s’excisant du premier exon de PhDEF et restaurant l’expression d’une protéine fonctionnelle. Certaines fleurs, nommées star, présentent un tube comparable à celui de la fleur sauvage mais des lobes réduits et non pigmentés. D’autres au contraire, appelées wico, montrent une tube très court mais des lobes bien développés et pigmentés. Par hybridation in-situ, l’équipe a déterminé que ces deux phénotypes très différents sont la conséquence de la restauration de l’expression de PhDEF de manière couche cellulaire spécifique, seulement dans les couches internes chez star, seulement dans l’épiderme chez wico (Chopy et al., 2023). L’observation de phénotypes distincts dans ces deux situations suggère l’existence de réseaux de régulation couche cellulaire spécifiques impliquant PhDEF nécessaires au bon développement du pétale chez P. hybrida. Afin de préciser ces réseaux de régulation couche cellulaire spécifiques, j’ai conçu puis appliqué un protocole de séquençage ARN en cellule unique (scRNA-Seq), depuis la production de protoplastes (des cellules végétale sans leur paroi) jusqu’à l’analyse bio-informatique des données de séquençage par un pipeline automatisé, sur des pétales de P. hybrida. Afin d’étudier plus précisément le développement du pétale, il était prévu d’appliquer ce protocole sur différents stades de développement de fleurs sauvages, star, wico et phdef-151. Cependant des difficultés techniques m’ont contraint à ne travailler que sur des pétales matures de fleurs sauvages, star et wico, ayant été incapable d’obtenir suffisamment de protoplastes pour les stades plus précoces ainsi que phdef-151. Le scRNA-Seq est une technique novatrice développée depuis 2009 en biologie animale (Tang et al., 2009) et appliquée en biologie végétale depuis 2013 (Brennecke et al., 2013). Elle permet de récolter des données transcriptomiques au niveau de la cellule unique plutôt qu’au niveau de l’échantillon complet comme l’accomplit le séquençage ARN classique (bulk RNA-Seq), permettant d’exposer l’hétérogénéité des tissus biologiques et d’étudier spécifiquement certains types cellulaires parmi la diversité présente dans l’échantillon. L’application du scRNA-Seq lors de ma thèse a permis la mise en évidence de différences transcriptomiques clefs entre les différents tissus composant le pétale de P. hybrida. De plus, l’utilisation de ces données couplées à d’autre techniques d’analyse comme le séquençage après immunoprécipitation de chromatine (ChIP-Seq) et le bulk RNA-Seq sur nos génotypes d’intérêt a permis l’identification de potentiels partenaires et gènes cibles couche cellulaire spécifiques de PhDEF. Ce travail ouvre la porte à une analyse fonctionnelle de ces gènes couche cellulaire spécifiques, et a fourni des données transcriptomiques au niveau de la cellule du pétale de P. hybrida sauvage et mutant, ainsi qu’ un pipeline d'analyse scRNA-Seq documenté comme ressource pour la communauté de la biologie du développement végétal.