Elucider les causes et conséquences évolutives de la variation quantitative de la recombinaison méiotique – EVOLREC

La recombinaison méiotique est un processus fondamental pour l’évolution des génomes, la dynamique de l’adaptation des caractères et la fitness. Les événements de recombinaison sont répartis irrégulièrement le long du génome et le nombre et la position des crossovers sont fortement régulés, mais les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. Les nombres de crossovers par chromosome sont très similaires entre espèces alors que la taille physique des chromosomes varie dans d’énormes proportions, mais on ne comprend pas les pressions de sélection sous-jacentes. Les inter-relations entre recombinaison et adaptation sont complexes car les crossovers peuvent influencer la vitesse d’évolution via l’utilisation de la diversité existante, et inversement le processus d’adaptation peut indirectement faire évoluer le nombre de crossovers. Par exemple, un niveau élevé de recombinaison peut accélérer l’adaptation en créant de nouvelles combinaisons d’allèles favorables, mais peut aussi provoquer un ‘fardeau de recombinaison’ en cassant de telles combinaisons, comme dans le cas de clusters de gènes co-évolués. Il existe de la variabilité intra-spécifique du nombre et de la répartition des crossovers, due au polymorphisme de gènes agissant en TRANS et de séquences génomiques agissant en CIS, ce qui suggère que le taux de recombinaison doit pouvoir répondre à une sélection directe. Ce projet s’intéresse : (1) à la capacité d’évolution du taux de recombinaison, (2) aux déterminants génétiques CIS et TRANS de la variation quantitative du nombre et de la répartition des crossovers, et (3) aux inter-relations entre recombinaison et adaptation au stress. En utilisant l’espèce modèle S. cerevisiae, qui a déjà joué un rôle majeur pour étudier la régulation de la recombinaison, nous proposons d‘identifier des facteurs génétiques qui déterminent le nombre et de distribution des crossovers. Pour cela, nous utiliserons des méthode et des ressources biologiques innovantes (souches fluorescentes et tri à haut-débit des cellules recombinantes par ‘Fluorescence-Activated Cell Sorting’, population ‘Multiparent Advanced Generation InterCross’) développées récemment par les partenaires du projet. Ces méthodes nous permettront pour la première fois de produire par sélection récurrente directionnelle des populations de levures ayant évolué pour des taux de recombinaison plus élevés ou plus faibles, et d’en étudier les conséquences sur la fitness. Nous pourrons ainsi identifier par ‘pool-seq’ les déterminants génétiques en TRANS sous-jacents à la réponse à la sélection sur la recombinaison, en étudiant les fréquences alléliques parentales le long du génome. Nous étudierons aussi les profils de recombinaison génome-entier à très haute résolution par séquençage de tétrades, pour étudier l’effet des séquences agissant en CIS sur ces profils. L’expérience de sélection récurrente produira des populations avec à la fois une base génétique large et des valeurs moyennes de recombinaison soit hautes, soit basses, et ces populations nous permettront d’étudier par évolution expérimentale le rôle de la recombinaison dans l’adaptation au stress salin au cours de générations sexuées. Enfin, sur la base des résultats précédents, nous développerons des modèles mathématiques pour prédire les profils de recombinaison en fonction de la séquence, ce qui nous permettra d’extrapoler nos observations sur les relations recombinaison-adaptation à une plus large gamme de situations. L’excellente complémentarité entre les méthodes, les ressources biologiques et les compétences des partenaires font de ce projet une occasion sans précédent d’élargir nos connaissances sur les causes et conséquences évolutives de la variation quantitative de la recombinaison, et de déchiffrer le rôle que joue la recombinaison dans l’adaptation au stress.