Identification de l'ensemble des évènements méiotiques au cours d'une méiose d'Arabidopsis thaliana – SingleMeiosis

Le but de ce projet est d'améliorer notre compréhension des contraintes sur la localisation des évènements de recombinaison méiotique, en utilisant la plante modèle Arabidopsis thaliana. La méiose à une place particulière en biologie car elle conduit à la formation de cellules haploïdes indispensables pour la reproduction sexuée et parce qu'elle est à la base de l'hérédité génétique Mendélienne des caractères. Cependant elle reste une énigme pour les biologistes car son origine au cours de l'évolution et les forces qui la maintiennent dans les populations sont encore très mal comprises. La recombinaison est un des évènements-clé de la méiose. Elle est essentielle notamment à la bonne ségrégation des chromosomes homologues au cours de la première division méiotique. De plus, elle est responsable des conséquences de la sélection naturelle ou dirigée et des profils de variation génétique dans les espèces. Chez tous les eucaryotes, la recombinaison méiotique est initiée par la formation programmée de cassures double brin (CDB) de l'ADN. Ces cassures sont réparées en crossover (CO) ou en non crossover (NCO) en utilisant le chromosome homologue comme matrice. Chez Saccharomyces cerevisiae, il a été montré qu'au moins 1% du génome est touché au cours d'une seule méiose et que le rapport CO/NCO varie considérablement le long des chromosomes. Chez les eucaryotes supérieurs, des évidences indirectes existent pour dire qu'il y aurait un large excès de NCOs par rapport aux COs (ce rapport est estimé à 25/1 par exemple chez Arabidopsis thaliana). Toutefois, les NCOs ont été très peu étudiés chez les eucaryotes supérieurs car ils donnent des modifications très localisées qui demandent des techniques particulières pour être détectées. Il y a donc une nécessité d'obtenir beaucoup plus d'informations sur le panorama des NCOs au cours de la méiose des eucaryotes supérieurs. Nous allons déterminer le nombre, la localisation précise et les caractéristiques de tous les évènements de recombinaison ayant eu lieu au cours d'une seule méiose. Pour cela, nous allons séquencer le génome de 4 plantes issues de la fécondation par spores "sœurs" d'une méiose. Pour obtenir cette combinaison, nous allons utiliser la mutation "quartet" qui permet de récupérer les 4 grains de pollen issus d'une même méiose car ils restent attachés jusqu'à la fin de la gamétogénèse. Une de ces tétrades obtenues à partir d'une plante F1 Columbia / Landsberg sera utilisée pour féconder en rétrocroisement un pistil d'une plante parentale (Columbia). Les 4 graines obtenues seront semées, et leur ADN extrait. Cet ADN sera ensuite séquencé par une technique de type the Illumina Genome Analyzer GAII avec une couverture de 20x. Les SNPs seront repositionnées sur les génomes parentaux pour obtenir la localisation des évènements de recombinaison méiotiques (COs et NCOs) et chaque événement sera reséquencé pour le confirmer et le distinguer d'une mutation. Le séquençage de ces 4 produits de méiose va permettre d'obtenir l'ensemble des évènements de recombinaison méiotique (COs et NCOs) au cours d'une seule méiose et ce pour la première fois chez un eucaryote supérieur. Nous pourrons ensuite étudier plus en détail ces évènements : nombre, longueur, position exacte, interférence entre COs et NCOs et étudier les corrélations entre leur position et celles des gènes, des éléments répétés, des transposons, le % en GC, la recherche d'une séquence consensus….Nous espérons pouvoir également étudier la distribution des évènements de recombinaison dans un mutant msh4 pour la comparer à celle d'une plante sauvage. Quoiqu'il en soit, tous les NCOs décrits seront informatifs puisqu'un seul NCO a été observé à ce jour chez Arabidopsis thaliana et que seuls des NCOs à quelques points chauds de recombinaison ont été analysés chez les mammifères. Notre projet va permettre d'obtenir un ensemble de données totalement nouvelles qui permettront de mieux comprendre la méiose des eucaryotes.