Tester l'importance des mutations somatiques dans l'évolution, en utilisant un modèle de chordé coloniale. – EVOSOMA

Chez les organismes pluricellulaires, des variations génétiques émergent tout au long de la vie des individus par l’accumulation de mutations somatiques (MS), de sorte que chaque individu est une mosaïque génétique. Dans de nombreuses espèces néanmoins, la séquestration de la lignée germinale et la reproduction sexuée créent un goulot d’étranglement unicellulaire qui élimine cette charge mutationnelle somatique. Du fait de la séparation du soma et du germen - appelée barrière de Weismann - les MS ont été historiquement considérées comme des culs-de-sac évolutifs. Néanmoins des travaux empiriques et théoriques récents menés sur des espèces modulaires et longévives de plantes, de champignons et d’animaux, suggèrent que les MS jouent un rôle fondamental dans l’évolution de ces organismes. Par exemple, dans plus de la moitié des embranchements de métazoaires, certaines espèces peuvent se propager asexuellement par reproduction agamétique, formant souvent des colonies de modules prétendument identiques génétiquement. Chez les éponges, les cnidaires, les lophophorates, les ptérobranches ou encore les tuniciers, cette croissance coloniale et cette organisation modulaire ont d’importantes implications physiologiques et écologiques. Malgré l’abondance et la diversité de ces espèces les théories évolutives reposent principalement sur des études menées chez des organismes non-modulaires à reproduction sexuée. Les conséquences évolutives des MS sont donc largement inexplorées, du fait notamment de la difficulté à identifier et suivre ces mutations qui sont par définition peu fréquentes, et à reconstruire les cycles de reproduction sexuée et asexuée des organismes étudiés.
Dans ce projet nous utilisons le modèle de laboratoire Botryllus schlosseri, un chordé modulaire (Tunicata), pour explorer les relations entre la variabilité génétique d’origine somatique et celle d’origine méiotique. En étudiant différents niveaux de sélection inter et intra-modules, nous tenterons d’identifier un possible rôle de ces MS dans l’adaptation.
B. schlosseri forme par bourgeonnement asexué des colonies composées de modules (ramets en anglais). Une colonie est initialement fondée par une seule larve et est donc homogène génétiquement (genet en anglais). La succession continue des cycles hebdomadaires de bourgeonnement assure la propagation asexuée de la colonie. La reproduction sexuée est également rapide et se déroule en une semaine environ. Au laboratoire, nous contrôlons la reproduction sexuée et asexuée et maintenons des lignées génétiques de Botryllus. Notre premier objectif est d’identifier grâce au séquençage génomique profond l’étendue, la nature et la dynamique spatio-temporelle de propagation des MS au cours des générations asexuées successives. Nous étudierons ensuite dans quelle mesure la sélection ou la dérive génétique accroissent la fréquence des MS dans les ramets et dans la colonie, pour obtenir des informations sur la possible valeur sélective de ces MS. Puis, grâce à la ségrégation tardive de la lignée germinale et à la fertilité plastique des Botryllus, nous allons tester si les MS peuvent être héritées sexuellement, brisant ainsi la barrière de Weismann. Cela impliquerait que de telles MS se recombinent, formant de nouveaux paysages génétiques qui accroissent la diversité et favorisent l’adaptation. Enfin, nous caractériserons la dynamique moléculaire et cellulaire associée au goulot d’étranglement lors de la formation des bourgeons, permettant d’identifier des possibles mécanismes de sélection des cellules au sein des ramets.
Ces approches nous permettrons d’explorer en laboratoire la dynamique de sélection multi-niveau chez un chordé modulaire. Grâce à ces données empiriques obtenues à partir de nos hypothèses théoriques, nous serons capables de suivre pour la première fois le devenir des MS pendant la croissance d’un organisme, et d’évaluer leur rôle évolutif.