Effet de la sélection agissant à plusie locus sur le polymorphisme moléculaire dans une région génomique donnée – Selmultiloc

La génétique des populations est une discipline qui se nourrit depuis ses origines d'un va et vient incessant entre travaux théoriques et travaux empiriques. Les seconds décrivent la diversité génétique des populations et des espèces tandis que les premiers fournissent des outils pour analyser cette diversité, comprendre comment elle a été générée et prédire son évolution future. Notre projet regroupe théoriciens et expérimentateurs autour d'approches émergentes visant à mieux évaluer les effets de la sélection naturelle sur le polymorphisme de séquence de l'ADN. La première approche consiste à analyser les patrons de polymorphisme et de divergence nucléotidiques non plus sur un gène ou marqueur particulier, mais sur l'ensemble de la région génomique qui entoure le gène ou le site sélectionné. La seconde vise à étudier les interactions sélectives au sein des génomes, en analysant les patrons de polymorphisme dans deux régions génomiques responsables de systèmes génétiques où plusieurs gènes proches sont simultanément soumis à sélection. Nous développerons une approche théorique générale pour déterminer dans quelles limites et sous quelles hypothèses l'influence de la sélection peut être détectée au niveau moléculaire quand le nombre de locus sélectionnés augmente. Cette approche théorique devrait, en particulier, permettre l'analyse du polymorphisme moléculaire dans le cas de caractères complexes. Nous travaillerons, pour la partie empirique, sur des organismes modèles, drosophile et arabette. A l'atout que présente l'accès à la séquence complète de leurs génomes, nous ajoutons celui de travailler sur des systèmes complexes pour lesquels les modalités de la sélection sont bien identifiées: (i) sélection balancée dans le cas du système d'auto-incompatibilité d'Arabidopsis halleri, potentiellement associée à une sélection purificatrice agissant sur des mutations délétères aux locus voisins, et (ii) sélection positive avec épistasie entre deux gènes distorteurs étroitement liés dans le cas du système de distorsion de ségrégation méiotique sex-ratio de Drosophila simulans. Dans le cas du système sex-ratio, nous décrirons de manière approfondie le profil spatial du polymorphisme moléculaire au voisinage des gènes distorteurs sur le chromosome X. Le premier objectif est de caractériser le balayage sélectif provoqué par la diffusion des allèles distorteurs dans les populations (taille de la région chromosomique balayée, ampleur de la réduction du polymorphisme). Le second objectif est de retracer l'histoire évolutive de ces allèles dans l'espèce en nous appuyant sur les prédictions des modèles théoriques pour tester des scénarios alternatifs. Enfin nous utiliserons les prédictions des modèles pour préciser la position des cibles de la sélection positive dans la région chromosomique balayée, aidant ainsi à l'identification moléculaire des gènes ou séquences responsables de la distorsion de ségrégation sex-ratio. Dans le cas du système d'auto-incompatibilité chez A. halleri nous caractériserons les patrons de polymorphisme nucléotidique pour une douzaine de locus dans la région génomique du locus d'auto-incompatibilité. Ces données permettront de déterminer l'étendue de la région soumise à l'influence de la sélection balancée. Pour cela nous développerons une méthode d'analyse utilisant les données de polymorphisme multilocus conjointement aux données de localisation spatiale des locus étudiés. Cette méthode sera également appliquée aux données de polymorphisme chez la drosophile. Nous mènerons également une étude théorique visant à évaluer l'effet d'une interaction entre sélection purificatrice et sélection balancée sur le polymorphisme moléculaire dans la région génomique voisine. Enfin, les données moléculaires et les résultats théoriques seront confrontés afin de rechercher des signatures de l'interaction entre ces deux forces sélectives. Les trois équipes participantes sont membres actifs du GDR 1928 du CNRS Génomique des popul