UNE APPROCHE NGS POUR ETUDIER LES CHROMOSOMES SEXUELS DE PLANTES – NGSex

Les plantes avec des sexes séparés (= dioïques) constituent des modèles d’études intéressants pour comprendre l’évolution des chromosomes sexuels, et certaines sont des plantes cultivées pour lesquelles une meilleure connaissance du déterminisme du sexe et des chromosomes sexuels revêt une importance économique. Pourtant, les chromosomes sexuels de plantes demeurent mal connus. Cela tient essentiellement à la difficulté de séquencer avec les outils conventionnels de la génomique les chromosomes Y qui sont généralement très riches en éléments répétés.
Pour ce faire, d’autres stratégies ont été récemment développées. L’une d’elles repose sur l’utilisation de données RNAseq de plusieurs individus mâles et femelles et a l’avantage de s’appliquer, à moindre coût, sur n’importe quel organisme dioïque sans qu’aucune ressource génétique/génomique préalable soit nécessaire. Nous avons contribué au développement de cette stratégie et l’avons testé sur la plante dioïque Silene latifolia, nous permettant d’identifier dans cette espèce des centaines de gènes sur les chromosomes X/Y (= liés au sexe) jusqu’à lors inconnus. Néanmoins, la mise en application de cette stratégie s’est faite sur des bases très empiriques et liées aux spécificités des données chez S. latifolia. Ainsi, le fort potentiel de cette stratégie ne s’est pas encore exprimé à cause de l’absence d’outils adéquats.
Dans ce projet, nous proposons de terminer le développement d’un outil appelé SEX-DETector que nous avons commencé. SEX-DETector, contrairement aux outils existants, repose sur un modèle probabiliste et estime les probabilités qu’un gène soit lié au sexe ou autosomal. Une première version de SEX-DETector a déjà été implémentée. Les résultats obtenus sur des jeux de données réels et simulés indiquent que les performances de notre outil sont bonnes. Nous voulons maintenant modifier SEX-DETector pour qu’il puisse être lancé sur différents types de données RNAseq (individus issus d’une population, en plus parents+F1 déjà disponible). Nous voulons également intégrer SEX-DETector dans un workflow Galaxy afin de rendre son utilisation aussi facile que possible par quiconque. Nous proposons également d’appliquer SEX-DETector à d’autres espèces de silènes dioïques afin de réaliser une étude comparative des chromosomes sexuels dans ce genre. En particulier, nous souhaitons exploiter le fait qu’il existe chez les silènes 3 systèmes dioïques d’âge différents. Enfin, nous proposons d’appliquer SEX-DETector à 3 autres plantes dioïques : (i) Coccinia grandis, une espèce proche du melon et du concombre, où nous avons une chance d’identifier les gènes du déterminisme du sexe dans une plante dioïque pour la première fois, (ii) 2 espèces de palmiers avec de vieux chromosomes sexuels (une situation assez inhabituelle chez les plantes) et pour lesquels l’identification de marqueurs du sexe est important du point de vue économique, (iii) Amborella, une « angiosperme basale » pour laquelle l’étude de la dioécie a des répercussions sur la question du régime de reproduction de l’ancêtre des angiospermes.
Les données obtenues vont apporter un cadre comparatif sans précédent. D’importantes découvertes et une vision globale sur les chromosomes sexuels et la détermination du sexe chez les plantes pourront en découler. Aussi, notre outil pourra être utile pour l’amélioration de plantes cultivées dioïques. Pour mener à bien ce projet, nous avons besoin de données RNAseq pour les plantes mentionnées plus haut, de postdocs pour les analyses bioinformatiques et évolutives et aussi des moyens pour effectuer des études expérimentales dans la foulée. Notre consortium inclue plusieurs équipes françaises avec une expertise reconnue concernant les chromosomes sexuels et le déterminisme du sexe chez les plantes : G. Marais (Lyon), P. Touzet (Lille), A. Bendahmane (Evry), C. Scutt (Lyon) et F. Aberlenc/J. Tregear (Montpellier). Le budget total demandé est de ~500,000 €.