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UMR GDEC

UMR 1095 Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales

Paléogénomique et Evolution (PaléoEvo)

Cercle

Scientific Goal: « Quels mécanismes génomiques ont participé à l’adaptation des espèces modernes au cours de l’évolution à court (i.e. sélection, domestication) mais aussi moyen et long (i.e. millions d’années) terme à partir de leurs ancêtres fondateurs disparus, i.e. la paleogénomique.

 

Contexte :

Il est clairement établi que les génomes des plantes ont évolué notamment par des séries multiples de duplications totales ou partielles de leur génome. Les espèces modernes diploϊdes sont toutes des paléo-polyploϊdes. Nous formulons l’hypothèse scientifique de travail selon laquelle, à l’instar des connaissances récentes acquises chez les mammifères, ces duplications doublant par définition le contenu génique provoqueraient la modification de la structure ainsi que de la fonction des génomes par des mécanismes respectivement génétiques et épigénétiques. Ces modifications structurales et fonctionnelles seraient à l’origine de la variabilité phénotypique voire physiologique dont l’amélioration, au travers notamment de la dissection de QTL (‘Quantitative Trait Loci’), est recherchée en sélection variétale. Peu d’éléments scientifiques précis sont connus à ce jour sur les différentes étapes de ce modèle d’évolution des génomes de plantes, plus précisément sur l’impact des duplications (polyploϊdie) sur la structure et de la fonction des gènes impliqués notamment dans les caractères d’intérêt agronomique sélectionnés chez les plantes. Nos recherches visent à caractériser et valider précisément chaque étape de ce modèle.

 

Questionnement scientifique :

La première partie des recherches est menée dans la perspective d’une meilleure compréhension de l’organisation et de l’évolution des génomes de plantes à partir de leur ancêtre fondateur. Les données récemment produites ont permis de recenser précisément les événements structuraux évolutifs fondateurs des génomes de plantes (dont les duplications) et de mieux appréhender leur impact sur la structure et la fonction des gènes. La seconde partie des recherches est centrée sur le génome du blé tendre que nous considérons comme un génome modèle pertinent pour comprendre l’impact des événements structuraux évolutifs fondateurs des plantes mais aussi spécifiques de ce génome sur l’expression des gènes et la genèse de caractères quantitatifs (QTL) en vue de leur amélioration.

 

Les questions scientifiques abordées dans l’équipe sont les suivantes:

  • Quel processus de leur histoire évolutive explique la stabilité et labilité structurale respectivement des génomes des animaux et des plantes ? [Volet Evolution].
  • Quel mécanisme explique la dominance intra-génomique structurale des génomes animaux et végétaux modernes ? [Volet Organisation].
  • Quel mécanisme explique la plasticité fonctionnelle des génomes animaux et végétaux modernes ? [Volet Régulation].
  • Quel impact la plasticité intra-génomique structurale et fonctionnelle issue de polyploïdisations a sur le développement et l’adaptation des espèces modernes ? [Volet Translation].

 

Modèle scientifique :

Notre modèle, structuré en 4 volets, suggère que les espèces végétales et animales travaillées en sélection au sein de l’INRA sont des paleopolyploïdes (génomes dupliqués) diploïdisés (perte de la redondance des dupliquas) au cours de leur évolution (volet 1 ‘Evolution’). Cette diploïdisation aurait eu lieu préférentiellement sur l’un des sous-génomes post-duplication définissant une dominance structurale et fonctionnelle intra-génomique (volet 2 ‘Organisation’). Cette plasticité différentielle serait d’origine épigénétique, liée à l’envahissement préférentiel d’un compartiment dupliqué par les éléments transposables dont la méthylation affecterait les gènes adjacents conduisant à la néo- et sous-fonctionnalisation des gènes dupliqués (volet 3 ‘Régulation’). Ainsi l’adaptation aux contraintes environnementales serait compartimentée dans le génome des espèces modernes sélectionnées (volet 4 ‘Translation’).

Model