Les échanges entre homéologues comme moteur d'innovation chez le colza – EDIn

Les variations structurales sont une source majeure de diversité génétique et un matériau important pour la sélection, notamment pour l’adaptation des espèces. Comprendre les relations entre variants structuraux et innovations fonctionnelles représente ainsi une question majeure en biologie évolutive. Chez les espèces allopolyploïdes, qui sont fréquentes chez les angiospermes et en particulier chez les espèces cultivées, les échanges entre chromosomes homéologues (i.e. entre les sous-génomes constitutifs), appelés HEs pour Homoeologous Exchanges, représentent une source importante de variants structuraux. Pourtant, la distribution de ces évènements à l'échelle du génome et la diversité fonctionnelle qu’ils génèrent restent mal connues, alors qu’ils auraient joué un rôle majeur dans le succès évolutif de l’allopolyploïdie chez les plantes. Dans le projet EDIn, nous allons développer un ensemble d'analyses intégrées en vue de faire avancer les connaissances sur les causes et les conséquences des HEs, depuis les mécanismes responsables de leur formation jusqu'à leurs effets sur l'expression des gènes et du génome, sur la dynamique de la chromatine et la variation phénotypique des plantes, chez le colza (Brassica napus). Notre projet, basé sur l’exploitation d’un matériel végétal très original et conçu spécialement pour notre étude, combiné à des approches multi-omiques de pointe, abordera des questions fondamentales dans le contexte de l’allotétraploïdie du génome cultivé du colza. EDIn est composé de trois workpackages. WP1 a comme objectif de caractériser très finement les produits de recombinaison inter-homéologue, et de construire un modèle de prédiction de leur réalisation, modèle qui devrait s’avérer utile lors de la gestion en sélection variétale des introgressions au sein d’hybrides cultivée x apparentée sauvage. L’objectif de WP2 est d’évaluer de manière globale les conséquences des HEs sur l’expression des gènes à l’échelle du génome mais aussi à un niveau populationnelle. En particulier, il s’attachera à caractériser l’impact des HEs sur les réseaux de régulation de gènes, ce qui représentera la première étude détaillée de ce type chez une espèce cultivée allopolyploïde. WP3 a comme objectif d’établir la causalité fonctionnelle de HEs spécifiques en développant une approche originale de génétique d’association, et de caractériser leur impact sur la réorganisation des environnements génomique et épigénomique. De manière très originale, WP3 permettra d'étudier les changements de l'épigénome et la réorganisation de la chromatine que l'introgression de chromatine étrangère issue d’une HE peut entrainer. Les résultats attendus devraient donc s'avérer utiles pour développer des connaissances et des méthodes à exploiter dans le cadre de l'amélioration et la diversification des espèces cultivées allopolyploïdes, notamment pour la gestion de leur diversité génétique et des ressources génétiques associées. Cette recherche sera menée par un consortium de scientifiques de renom qui apportent une expertise, un savoir-faire et/ou des installations très complémentaires, permettant ainsi une compréhension plus complète de l'impact des échanges entre homéologues sur le fonctionnement d’un génome allopolyploïde. L'un des aspects originaux de ce consortium est son lien direct avec l'enseignement supérieur, ce qui représente une excellente occasion d'enseigner aux étudiants l'impact socio-économique de la recherche publique et de former de futurs chercheurs dans les domaines de la recombinaison, la génomique, l’épigénétique, l’organisation et la dynamique de la chromatine, pour l’amélioration des plantes.