Impact du POLYmorphisme sur la RECombinaison méiotique chez les plantes – POLYREC

Les crossovers méiotiques permettent le brassage des allèles entre chromosomes homologues. La fréquence et la distribution des crossovers méiotiques déterminent quels traits sont hérités ensemble et lesquels sont réassortis pour produire de nouvelles combinaisons sur lesquelles la sélection peut agir. La distribution des crossovers le long des chromosomes n'est ni uniforme ni aléatoire, mais les forces sous-jacentes sont mal comprises. Des questions majeures restent encore ouvertes : Quelles sont les raisons pour lesquelles les crossovers sont formés dans certaines parties du génome et pas d’autres ? Comment la distribution des crossovers influe-t-elle sur la ségrégation des allèles et l’évolution des populations génétiques ? De plus, un mauvais positionnement des crossovers le long des chromosomes provoque des défauts de ségrégation, conduisant à des gamètes et des embryons aneuploïdes, en grande majorité non viables. Il est donc essentiel d'élucider quelles sont les forces qui régulent la distribution et le nombre de crossovers pour comprendre certaines causes d’infertilité, pour révéler les forces qui contribuent à l'évolution des génomes et pour fournir aux sélectionneurs de meilleurs outils pour créer de nouvelles variétés.

Mes travaux de recherche ont contribué à identifier des facteurs limitant la formation des deux grandes classes de crossovers (classe I et classe II) au cours de la méiose. Une observation importante est que la présence de polymorphismes peut avoir un impact sur la distribution des crossovers, soit en les attirant ou en les repoussant. Des observations préliminaires suggèrent que, chez Arabidopsis, les crossovers de classe I auraient tendance à se former préférentiellement dans les régions polymorphes tandis que les crossovers de classe II les éviteraient. La présence de polymorphismes apparaît donc comme une force majeure contribuant à la distribution des crossovers, mais les données restent encore très partielles pour décrire et comprendre ce phénomène.
Grâce à une combinaison d'approches génétiques, génomiques et cytologiques, le projet POLYREC vise à élucider comment la distribution des crossovers est affectée par la distribution du polymorphisme à travers le génome et quels en sont les mécanismes sous-jacents, chez Arabidopsis.

Pour ce faire, nous allons d'abord produire la première carte à haute résolution des événements de crossovers au regard de la distribution du polymorphisme en utilisant à la fois des ressources génétiques déjà disponibles et construites par nos soins. Cette approche est aujourd’hui rendue possible grâce au développement du séquençage parallèle massif de longs fragments d'ADN, permettant une identification à la fois efficace et bon marché de milliers d'événements de crossovers. De plus, nous établirons comment chaque classe de crossovers se comporte face au polymorphisme en utilisant des mutants déjà disponibles ainsi qu’avec le développement de protocoles de ChIP-seq sur tissus méiotiques d'Arabidopsis. Enfin, nous procéderons à un crible génétique pour identifier de nouveaux acteurs de ces phénomènes. Le projet POLYREC mènera également à la production de nouvelles ressources génétiques qui seront mises à la disposition de la communauté Arabidopsis, et qui pourront être utilisées pour la cartographie de nouveaux traits et QTL, par ex. d'intérêt agronomique.

Comprendre comment le polymorphisme peut affecter la recombinaison a un grand potentiel non seulement pour comprendre les forces contribuant à l'évolution des génomes, mais aussi pour améliorer les programmes de sélection végétale grâce au transfert de connaissances. En tant que jeune chercheuse, le projet POLYREC me permettra de développer davantage mon indépendance. Mes publications, les bourses et prix que j'ai obtenus, le projet que j'ai conçu et le réseau scientifique que j'ai construit démontrent que je suis bien placée pour apporter une contribution significative au domaine.