Génomique évolutive des chromosomes X et Y de Silene latifolia, une plante dioïque – siXY

Les chromosomes sexuels sont des chromosomes à part. Ils sont le siège de nombreuses différences entre hommes et femmes via leur rôle dans la détermination et le dimorphisme sexuels. Les mutations sur ces chromosomes sont considérées comme une source majeure de maladies humaines (par ex. défauts de développement et maladies mentales). Tout ceci et l'histoire évolutive des chromosomes X et Y fascine le grand public comme en témoignent plusieurs livres sur le sujet ayant rencontré un vif succès. Les chromosomes sexuels constituent un exemple frappant de l'effet de la recombinaison sur l'organisation des génomes, une des questions les plus importantes de la génomique évolutive. Alors que les chromosomes X recombinent chez les femelles, le Y ne recombine jamais avec le X (sauf au niveau de petites régions pseudoautosomales). Chez l'homme, le X contient environ 1000 gènes. Le Y, lui, n'en contient pas plus de 150 et est complètement envahi par des éléments répétés, d'où son appellation de chromosome dégénéré. L'absence de recombinaison est la différence la plus marquante entre le X et le Y et la génétique des populations permet d'expliquer pourquoi cela a mené à la dégénérescence du Y. Après une recherche intensive sur les X et Y humains, nous commençons à avoir une image du pourquoi et du comment la recombinaison entre les chromosomes sexuels s'est arrêtée et de ce que cela a entraîné. Néanmoins, les données sur les chromosomes sexuels d'autres espèces sont nécessaires pour savoir à quel point le modèle d'évolution des XY issu de l'étude chez l'homme est généralisable et parce que certaines questions concernant les XY sont difficiles à étudier chez l'homme, de par l'ancienneté de nos chromosomes sexuels (> 100 millions d'années). Ce projet réuni un CR CNRS (G. Marais) et deux MCF de l'université Lyon 1 (R. Tavares, S. Mousset) appartenant tous les trois au Laboratoire Biométrie et Biologie Evolutive. Nous souhaitons nous focaliser sur une plante dioïque avec des chromosomes X et Y : Silene latifolia. Les chromosomes sexuels de cette plante sont jeunes (environ 10 millions d'années) et hétéromorphes, ce qui fait de Silène un modèle de choix pour la comparaison avec les autres chromosomes sexuels connus. Les premières étapes de l'évolution des chromosomes XY et la dégénérescence du Y – deux points importants très difficiles à étudier avec les vieux chromosomes sexuels animaux tel que les XY humains – le sont avec les chromosomes sexuels de Silène. De plus, S. latifolia possède des espèces proches sans X et Y, ce qui est très utile pour les études comparatives. Enfin, S. latifolia est une plante et son étude apporte donc des éléments à la question de savoir si les chromosomes sexuels des animaux et des plantes évoluent de la même manière. Malgré les découvertes importantes réalisées sur les XY de Silène, la recherche a été jusqu'à maintenant plus lente que pour les chromosomes sexuels des animaux à cause du manque de données disponibles. Seulement 1 à 2 gènes par an ont été trouvés depuis la découverte de la première paire de gènes XY datant de la fin des années 90. Mais la situation vient de changer. Des données génomiques et transcriptomiques sont en train d'être générées chez Silene. Alex Widmer, un proche collaborateur, et son groupe à l'ETH de Zurich, ont développé une banque BAC avec une couverture 5X, 5000 ESTs et une puce à ADNc. Nous nous proposons de profiter de ces récents développements pour réaliser pour la première fois chez Silène des analyses à large échelle. Nous souhaitons aborder les points suivants : (1) l'arrêt de la recombinaison entre les chromosomes X et Y de Silène, (2) la dégénérescence du chromosome Y de Silène, (2) l'origine des chromosomes X et Y et des gènes du déterminisme du sexe et l'évolution de la diécie dans le genre Silène. Parmi les groupes travaillant sur Silène à l'échelle internationale, nous sommes probablement le plus en mesure d'analyser les nouvelles données disponibles de par les 30 ans d