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Dissection génétique de la distorsion de ségrégation méiotique des chromosomes sexuels chez la drosophile – SexChroDrive

Caractérisation de gènes qui contrôlent la proportion des sexes chez la drosophile

Identifier des gènes distorteurs de ségrégation méiotique qui biaisent le sexe ratio en faveur des femelles, et leurs antagonistes suppresseurs qui restaurent un sexe ratio équilibré dans les populations naturelles de Drosophila simulans

Identifier les gènes distorteurs et leurs antagonistes suppresseurs

Un distorteur de ségrégation est un gène qui augmente sa représentation dans les gamètes en perturbant la méiose et la gamétogenèse, avec des conséquences pour la fertilité des individus. Ces gènes sont encore très mal connus. <br />L’objectif est d’identifier des distorteurs portés par le chromosome X de Drosophila simulans, qui empêchent la transmission du chromosome Y dans les spermatozoïdes. Il s’agit aussi de rechercher des gènes antagonistes (suppresseurs), qui rétablissent une méiose normale.

Quatre approches sont utilisées :
- Cartographie génétique des distorteurs par étude d’association.
- Cartographie génétique des suppresseurs, en utilisant des lignées recombinantes.
- Recherche des gènes dont l’activité dans les testicules est modifiée chez les mâles qui expriment la distorsion par comparaison avec des mâles normaux.
-Tests fonctionnels, par transformation génétique, de gènes candidats issus des étapes précédentes.

pas encore de résultats

Le projet doit apporter des informations originales sur les bases moléculaires de la distorsion de ségrégation des chromosomes sexuels, améliorant ainsi notre compréhension du processus de la méiose, de la nature et du mode d’action des gènes qui la gouvernent. Nous pourrons ensuite suivre l’évolution des distorteurs et suppresseurs dans les populations naturelles de drosophiles, avec des perspectives d’application pour le contrôle des populations d’insectes nuisibles.

pas encore de productions

La première loi de Mendel, postulant que deux allèles d'un hétérozygote sont transmis à la génération suivante avec une égale probabilité, est parfois transgressée dans la nature. Certains allèles ou chromosomes assurent leur transmission préférentielle en altérant la méiose ou la maturation des gamètes. Parce qu'ils perturbent le processus central de la transmission des gènes et affectent souvent la fitness de leurs porteurs, ces éléments génétiques égoïstes «distorteurs de ségrégation», sont source de conflits intra-génomiques pouvant affecter profondément l’évolution des génomes et des espèces.
Le projet a pour objectif d'identifier un ensemble de gènes impliqués dans le système de distorsion de ségrégation sex-ratio «Paris» et d’élucider leur mode d’action. Les distorteurs sex-ratio, liés au chromosome X perturbent la méiose mâle, empêchant ainsi la transmission du chromosome Y. Les mâles produisent alors une descendance majoritairement femelle. Un tel distorteur qui se répand dans une population déclenche au sein du génome une course aux armements pour le contrôle du sexe ratio: les pressions de sélection favorisent tout allèle de gène lié au chromosome X qui renforce la distorsion, tandis que des allèles suppresseurs sont sélectionnés sur le chromosome Y et les autosomes pour rétablir une ségrégation équilibrée. La distorsion de ségrégation est courante chez organismes sexués, mais très peu de gènes distorteurs ou suppresseurs ont pu être identifiés à ce jour, en raison de la complexité génétique inhérente à ce phénomène. Découvert et décrit dans l'espèce Drosophila simulans par un des partenaires, le système Paris a des caractéristiques qui rendent possible sa dissection génétique. Trois approches complémentaires seront développées:
1) Cartographie génétique: Pour identifier les éléments distorteurs majeurs et caractériser les variants causaux, nous exploiterons la variation génétique des populations naturelles dans une étude d’association ciblée sur des régions candidates déjà finement cartographiées sur le chromosome X. Pour caractériser les suppresseurs autosomaux, nous réaliserons d’abord une cartographie générale de QTLs à l’aide de lignées recombinantes (RIAILs), puis nous chercherons à identifier le(s) QTL(s) majeur(s) par clonage positionnel ciblé sur les régions candidates.
2) Etude de l’expression génique: Un des éléments majeurs impliqués dans la distorsion est une duplication segmentaire qui affecte l’expression testiculaire d’un facteur de transcription. Nous utiliserons donc la technologie RNAseq pour repérer, à l’échelle du génome, les gènes et réseaux de gènes dont l’expression testiculaire est modifiée chez les mâles sex-ratio. Pour documenter plus en détail la relation entre génotype, force de distorsion et le niveau de leurs transcrits, les gènes significatifs feront l’objet d’une étude approfondie par PCR en temps réel.
3) Validation fonctionnelle de gènes candidats: Les gènes candidats pertinents, fournis par la cartographie et l’étude d’expression, seront soumis à validation fonctionnelle par transgénèse, en utilisant les outils appropriés développés chez D. simulans.
Le produit final sera un modèle moléculaire du système Paris, qui devrait améliorer notablement la compréhension générale des mécanismes moléculaire de la distorsion de ségrégation méiotique et de ses conséquences évolutives. En outre, la distorsion de ségrégation des chromosomes sexuels étant fréquemment observée chez les diptères, nos résultats pourraient ouvrir des perspectives originales pour le contrôle d’espèces nuisibles. D’une part, parce qu’ils induisent des biais de sexe ratio, les distorteurs liés au sexe peuvent induire des réductions, voire la disparition de populations. D’autre part, ils pourraient être utilisés dans les stratégies émergentes de remplacement de population, pour introduire des gènes d’intérêt dans les populations naturelles.

Coordinateur du projet

Madame Catherine MONTCHAMP-MOREAU (Laboratoire Evolution, Géomes et Spéciation) – catherine.montchamp@legs.cnrs-gif.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LEGS Laboratoire Evolution, Géomes et Spéciation
Ferme du Moulon UMR de Génétique fondamentale du Moulon

Aide de l'ANR 200 000 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2012 - 36 Mois

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