Génomique de la clonalité: une nouvelle approche basée sur le sexe chez des asexués – GENASEX

L'observation que la plupart des espèces eucaryotes sont sexuées et que les espèces asexuées sont rares et récentes reste l'une des plus grandes énigmes de la biologie évolutive contemporaine. Cette énigme persiste car il existe de forts arguments théoriques montrant que le sexe implique des coûts très forts par rapport à la reproduction asexuée (par exemple, le célèbre « coût de deux » des mâles). Elle persiste également car les expérimentations visant à comprendre le maintien du sexe se sont révélées être extrêmement difficiles, et ce malgré les efforts intenses qui ont été déployés sur le sujet depuis plusieurs décennies. Récemment, de nouvelles approches de génomique des populations ont été utilisées pour étudier l'asexualité. Elles ont commencé à fournir des réponses sur un certain nombre de questions, telles que l'âge des clones ou la différenciation avec les espèces sexuées proches. Bien que ces études aient permis d'améliorer notre compréhension de l'asexualité, elles n’ont pas permis de surmonter deux limites majeures: premièrement, les lignées asexuées échantillonnées dans la nature représentent un sous-ensemble très particulier (les lignées les plus performantes), ce qui complique fortement l'interprétation de tous les résultats obtenus sur celles-ci. Deuxièmement, l’impossibilité d'effectuer des croisements et d'étudier la ségrégation de la variation chez ces asexués (puisque par définition ils se reproduisent sans croisement) empêche d’avoir recours aux outils de la génétique classique. Cette difficulté demeure malgré l’avènement de la génomique. En effet, la génétique classique par croisements reste un outil extrêmement puissant pour comprendre l'hérédité des caractères, puisqu’elle permet de manipuler les génotypes plutôt que d'effectuer des corrélations sur la variation existante. Pour surmonter ces deux limitations, nous proposons trois innovations empiriques majeures: (1) l’ingénierie clonale, qui permet de générer de nouveaux clones dans le laboratoire (cette méthode est déjà mise au point et testée dans notre laboratoire sur deux organismes modèles, les daphnies et les artémies). (2) La cartographie de génomes asexués, qui est une technique pour localiser les gènes impliqués dans le déterminisme de l’asexualité. Cette technique utilise des «mâles rares» dans les lignées asexuées, ce qui permet de réaliser des croisements et d'étudier les génomes asexués à la fois avec les outils de la génomique et de la génétique classique. Nous avons déjà obtenu des résultats préliminaires avec cette méthode, et ce projet propose de généraliser cette approche à grande échelle. (3) L'estimation du fardeau génétique chez les asexués en utilisant la dépression de consanguinité dans des rétrocroisements. Ces approches expérimentales seront complétées par une approche de génomique des populations et de modélisation. Ces différentes innovations nous permettront de répondre à trois questions majeures non résolues, correspondant chacune à un des objectifs du projet: Quelle est la base génétique de l'asexualité (objectif 1)? Quelles sont les conséquences génomiques de l'asexualité et la structure des génomes asexués (objectif 2)? Quelles sont les conséquences de l'asexualité sur la fitness et l’accumulation de mutations (objectif 3)? Ce projet propose une approche originale, puissante et innovante (car jusqu'ici très peu explorée) pour l'étude de l'asexualité. Il permettra de progresser très significativement dans notre compréhension du maintien et de l’évolution des modes de reproduction sexué et asexué, en déterminant notamment si le «coût de deux » des mâles peut être compensé par l'accumulation de mutations délétères chez les asexués.