Déterministe génétique du sexe et évolution du dimorphisme sexuel chez les algues brunes – SEXSEAWEED

Ectocarpus a été récemment choisie comme modèle d’étude pour les algues brunes. Un grand nombre d’outils a donc été mise en place et ces outils sont maintenant disponibles pour cet organisme. Notamment le génome d’une souche male a été séquencé mais aussi, plus récemment, celui d’une souche femelle. Avec une dimension évolutive, nous utilisons une grande diversité d’approches de la génétique classique aux analyses génomiques, transcriptomiques et d’évolution moléculaire, pour résoudre les mécanismes de déterminisme et de différentiation sexuels chez Ectocarpus.

Les chromosomes sexuels U et V de l’algue brune Ectocarpus ont été identifiés et caractérisés. Ils présentent des caractéristiques typiques des RDS que l’on peut retrouver dans d’autres organismes eucaryotes: arrêt de recombinaison, accumulation de « junk » ADN et une faible densité de gènes. Cependant ce système de chromosomes sexuels UV présente clairement une histoire évolutive originale. Les chromosomes U et V ont tous deux un niveau de dégénérescence génétique modeste, malgré une sélection purifiante durant la phase haploïde. Plusieurs éléments indiquent que le système du déterminisme du sexe est ici très ancien, mais parce qu’Ectocarpus présente un faible niveau de dimorphisme sexuel et donc peu de gènes biaisés pour le sexe, la RDS reste limitée en taille.

Nous étudions actuellement les gènes qui sont différentiellement exprimés chez les mâles et les femelles de différentes algues brunes avec différents niveaux de dimorphismes sexuels. Nous étudions aussi le rôle des chromosomes sexuels dans la régulation d’un nombre de caractéristiques associées à la reproduction des algues brunes, telles que la taille des gamètes et la capacité à effectuer la parthénogénèse.

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Chez les organismes présentant un déterminisme génétique du sexe, le sexe peut être déterminé par une région à l’intérieur d’un chromosome ou par des chromosomes entiers. Ces types de structure ont émergé de façon Indépendante et répétée au cours de l’évolution. La structure, fonction et évolution des régions qui déterminent le sexe (RDS) a été bien étudié chez certains animaux, plantes et champignons, mais très peu d'informations sont disponibles sur le déterminisme du sexe dans d’autres lignées eucaryotes. Les algues brunes représentent un groupe particulièrement intéressant parce qu’elles présentent une grande diversité de systèmes sexuels (isogamie/anisogamie, déterminisme du sexe en phase haploïde ou diploïde, niveaux variés de dimorphisme sexuel). L’algue brune Ectocarpus est notamment intéressante puisqu'elle présent un système sexuel primitif, avec des différences minimales entre mâles et femelles. Le sexe chez Ectocarpus est déterminé pendant la phase haploïde (génération gamétophytique) ce qui a des répercussions importantes sur l’évolution des RDS. La RDS chez Ectocarpus a été identifiée récemment, et l’objectif de ce projet est d'étudier l’histoire évolutive de cette région et d'élucider comment ce locus contrôle la différentiation sexuelle. Ce projet permettra de mieux comprendre non seulement l’émergence des systèmes sexuels mais aussi l’évolution des RDS lorsque la différentiation sexuelle a lieu en phase haploïde. Les données générées par ce projet augmenteront nos connaissances sur la biologie des chromosomes sexuels dans un sens plus large.