Evolution du patron de recombinaison et de mutations fonctionnelles à travers différentes espèces – RecombFun

Les connaissances biologiques proviennent principalement d'isolats de référence de seulement quelques organismes modèles, ce qui aboutit à des descriptions monomorphes des processus biologiques et tend à négliger les variations intra- et interspécifiques. La biodiversité a donc été sous-explorée alors qu'elle recèle de nombreuses ressources d'intérêts fondamentaux et biotechnologiques. L'exploration génomique est notamment essentielle pour comprendre les bases génétiques des différences phénotypiques et donc les patrons de l’évolution moléculaire, ce qui est notre objectif ici. Différents facteurs ont un impact sur la diversité génomique dont la recombinaison méiotique qui affecte le taux d'introduction de nouvelles combinaisons d'allèles dans les populations et le niveau de variabilité génétique entre populations.

L'objectif à long terme de RecombFun est de contribuer à comprendre comment la variation génétique est créée, maintenue et participe à la diversité phénotypique, un objectif principal de la génétique évolutive. Notre projet comporte donc deux axes ambitieux et complémentaires. Un axe de génomique des populations est dédié à la détermination de l'évolution du polymorphisme et des patrons de recombinaison ancestraux grâce à l'étude de la diversité génomique intraspécifique à travers un sous-phylum entier, les levures Saccharomycotina. Le deuxième aspect de cet axe est de disséquer la variabilité de l'architecture génétique des traits à travers plusieurs espèces, une question encore peu explorée. Pour cela, nous relierons les variants génétiques et la diversité phénotypique par cartographie de QTL (Quantitative Trait Loci) et eQTL (expression Quantitative Trait Loci) dans plusieurs espèces. En parallèle, nous développerons un axe de génomique moléculaire pour mieux comprendre le contrôle de la recombinaison méiotique et son évolution. Nous déterminerons les patrons de recombinaison méiotique actuels au sein de plusieurs espèces de levure afin de mieux comprendre la biologie et l’évolution des points chauds de recombinaison. Deuxièmement, nous tirerons parti du polymorphisme naturel du contrôle génétique de la recombinaison méiotique pour obtenir des informations mécanistiques. Plus spécifiquement, nous exploiterons l'absence de la voie des crossovers interférents chez les Lachancea pour mieux comprendre l’importance fonctionnelle de cette voie de recombinaison. Nous étudierons aussi le mécanisme qui empêche la recombinaison sur un bras entier du chromosome sexuel de Lachancea kluyveri, un phénomène que nous avons récemment découvert. Dans l'ensemble, RecomFun est un exemple remarquable de l'utilisation de la biodiversité pour aborder des questions à la fois moléculaires et aussi populationnelles. Il existe une grande connectivité entre nos deux axes puisque les mêmes populations de levures seront utilisées pour la cartographie des QTL et pour la détermination des cartes de recombinaison actuelles.

RecombFun est un projet pluridisciplinaire impliquant deux équipes complémentaires ayant publié l'année dernière un article fondateur (Brion et al., PLoS Genetics 2017). Ces équipes réunissent de vastes compétences allant de la mécanistique fine de la recombinaison (équipe de Bertrand Llorente) à l’intégration de l'impact de la recombinaison sur la structure des populations naturelles (équipe de Joseph Schacherer). Elles ont une forte expertise en bioinformatique et en approches à haut débit ainsi que des publications à fort impact, comme le soulignent deux articles importants publiés plus tôt cette année (Peter et al., Nature 2018, Marsolier-Kergoat et al., Mol Cell 2018). Ce projet de recherche purement fondamental devrait aboutir sur des avancées significatives dans notre compréhension des liens entre génotype et phénotype ainsi que sur l'évolution des génomes, concepts essentiels en génétique fondamentale mais aussi en médicine et en biotechnologies.