Caractérisation d’un chromosome sexuel issu du génome d’un endosymbiote féminisant – SymchroSex

Bien que le sexe puisse être vu comme le trait le plus important d'un individu, les mécanismes par lesquels les chromosomes sexuels émergent, et les gènes qui orientent le développement vers un sexe ou l’autre, ne sont pas bien caractérisés. Un chromosome sexuel provient d'un autosome qui a acquis un gène déterminant le sexe. Un nombre croissant d'études ont montré que ces événements se produisent assez fréquemment dans plusieurs clades, avec des paires de chromosomes remplaçant d’autres pour la détermination du sexe. Cependant, ces remplacements ont rarement été étudiés pendant qu'ils étaient en cours. Ainsi, malgré la fréquence des espèces portant des chromosomes sexuels, les conditions favorisant l'émergence et le renouvellement des chromosomes sexuels manquent de validation empirique. De même, les gènes contrôlant le sexe sont identifiés dans très peu de taxons animaux. Ce projet vise à faire la lumière sur ces deux incertitudes en étudiant un chromosome sexuel récemment apparu chez un crustacé, l'isopode terrestre Armadillidium vulgare.
Armadillidium vulgare possède des chromosomes sexuels WZ (hétérogamie femelle). Cependant, un nouveau chromosome sexuel et né de l'insertion du génome d'un endosymbiote Wolbachia féminisant dans le génome de son hôte. Ce transfert horizontal d'ADN a effectivement créé un chromosome sexuel féminisant. Malgré son âge très récent (il présente 99,7 % de similarité de séquence à Wolbachia), l'élément f est déjà fréquent dans les populations et pourrait être en train de remplacer le système WZ. L'élément f est caractérisé par 8 contigs génomiques qui n'ont pas été localisés dans le génome d'A. vulgare. Bien que l'élément f se situe très certainement sur un chromosome, son taux de transmission non mendélien suggère un lien à un distorteur de ségrégation.
L'élément f d'A. vulgare offre l’opportunité d'atteindre nos objectifs : (1) mieux comprendre comment de nouveaux chromosomes sexuels apparaissent et (2) identifier le(s) gène(s) déterminant le sexe, lesquels ne sont connus que dans une poignée de taxons. Comme l'élément f est d'origine bactérienne, l'objectif 2 peut même permettre de localiser les gènes utilisés par les endosymbiotes pour manipuler le sexe de leurs hôtes. Pour atteindre ces objectifs, nous proposons un projet à trois Work Packages (WP).
Dans le WP1, nous reconstruirons la séquence complète de l'élément f, caractériserons son contenu et son contexte génomique, et le situerons sur un chromosome. Pour ce faire, nous utiliserons les dernières technologies de séquençage et de cartographie optique pour produire un assemblage de référence du génome d'A. vulgare, avec des scaffolds de taille chromosomique. Ceci servira de base aux autres WP.
Dans le WP2, nous séquencerons et analyserons les génomes complets d’individus de divers pays pour clarifier l'histoire récente de l'élément f. En particulier, nous reconstruirons des haplotypes phasés pour révéler les traces de sélection positive, laquelle pourrait expliquer le succès évolutif de l'élément f. Cette analyse sera complétée par des expériences de croisements et de génotypage des descendants pour tester la présence d'un distorteur de ségrégation.
Le WP3 visera à localiser les gènes de féminisation liés à l'élément f par deux approches complémentaires. Comme nous soupçonnons l'existence de variants inactifs de l’élément f (certains mâles le portent), nous identifierons et séquencerons complètement ces variant et rechercherons les gènes désactivés par des mutations. Nous relierons également les génotypes individuels de SNPs à la capacité féminisante des variants de f par le biais d'une étude d'association conçue pour localiser les gènes féminisants. Parallèlement, nous étudierons les patrons de transcription des gènes liés à l’élément f au cours de la différenciation sexuelle d’individus d’élevage, ceci par transcriptomique et RT-PCRq. Ces approches convergentes conduiront à un jeu de gènes candidats pour de futures analyses.