Evaluer comment la pléiotropie influence l'évolution génétique, développementale et morphologique en utilisant la dent de rongeur. – PLEIOTROPY

On dit d’un gène qu’il est pléiotrope lorsqu’il affecte plusieurs traits phénotypiques, tels que différents organes. Lorsque ces organes évoluent, qu'arrive-t-il aux gènes pléiotropes sous-jacents à leur développement? Nous pensons que cela détermine une évolution moléculaire rapide du génome, car les mutations aux effets pléiotropiques négatifs sont contrebalancées par des mutations compensatoires.
Pour tester cette hypothèse, nous devons: -Lier la variation des gènes, du développement et de la morphologie, car les compensations surviennent au niveau des processus de développement. -Choisir un exemple de pléiotropie à une échelle raisonnable, impliquant seulement deux organes. -Comparer la vitesse et le patron d'évolution entre différentes contraintes de pléiotropie. Le modèle que nous étudions au laboratoire, les molaires supérieure et inférieure chez les rongeurs, remplit ces conditions. Nous avons établi une collection de rongeurs et de méthodes pour comparer leurs génomes et le développement de leurs molaires. L’originalité de PLEIOTROPY est de confronter 3 types d’espèces: les espèces “témoins”, avec des molaires semblables à l’ancêtre. Les espèces “couplées”, avec des couronnes supérieures évoluant en parallèle dans les deux molaires, suivant les contraintes de pléiotropie. Les espèces “découplées”, avec des cuspides supplémentaires évoluant uniquement dans la molaire supérieure, donc à l’encontre des contraintes de pléiotropie. En comparant ces 3 types d’espèces, nous allons: Objectif 1) Étudier comment les régulations du développement des germes dentaires évoluent et rechercher des changements compensatoires dans les mécanismes de développement. Nous comparerons la composition cellulaire et l'expression des gènes cellulaires chez 6 espèces. Objectif 2) Étudier l'évolution des régions codantes et régulatrices et rechercher des mutations compensatoires. Nous comparerons les séquences de centaines de gènes associés au développement molaire chez 84 espèces. Objectif 3) Modéliser l'évolution conjointe du développement des molaires supérieures et inférieures pour prédire l'effet de la pléiotropie et tester les mutations compensatoires avant validation fonctionnelle. PLEIOTROPY exploite mon expertise unique, d’examiner l'évolution du génome en lien étroit avec l'évolution du développement. Nous aborderons une question essentielle du développement et de la biologie évolutive: comment évoluent la forme, le développement et le génome malgré les contraintes pléiotropiques.