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UMR GDEC

UMR 1095 Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales

Volet 2 : Organisation

Principe : La polyploidisation est suivie d’un processus de diploidisation chromosomique et génique.

Les duplications de chromosomes ou polyploïdie au sens large sont suivies d’un retour à l’état diploïde par un processus dit de diploïdisation que nous avons travaillé à deux niveaux de résolution : génique et chromosomique. Au niveau chromosomique nous avons observé que les polyploïdies successives ont été suivies de fusions de chromosomes ancestraux. Les génomes de plantes et animaux modernes apparaissent ainsi comme une mosaïque des chromosomes ancestraux fusionnés. Nos travaux ont permis de démontrer que l’apparition de nouvelles espèces de plantes était liée à des fusions/fissions de chromosomes et que chaque espèce moderne pouvait être associée à un nombre distinct de fusions/fissions chromosomiques. Toutefois, alors que les fusions chromosomiques chez les monocotylédones sont centromériques (CCF pour ‘Centromeric Chromosome Fusion’), les génomes ancestraux des dicotylédones et animaux ont donné naissance aux espèces modernes par fusions chromosomiques télomériques (TCF pour ‘Telomeric Chromosome Fusion’). Ces régions de fusion de chromosomes ancestraux deviennent au cours du temps le lieu préférentiel d’intenses réarrangements via l’insertion de séquences répétées et de duplications de gènes en tandem. Cette diploïdisation structurale est un élément clé de différentiation des chromosomes du caryotype post-duplication nécessaire à l’appariement des chromosomes lors des premières divisions cellulaires.

Le processus de diploïdisation au niveau génique se traduit par une perte et/ou transposition différentielle des gènes dupliqués sur l’un ou l’autre des blocs paralogues. Nous avons établi que cette délétion/transposition des gènes dupliqués n’est pas aléatoire et se fait préférentiellement sur l’un des sous-génomes (issus d’une duplication totale de génome). Cette dominance et/ou sensibilité des sous-génomes (ou intra-génomique) liée à un événement de duplication est plus marquée chez les plantes, ayant subi des polyploïdies récurrentes et récentes contrairement aux animaux.

Duplication

La diploïdisation des génomes de plantes polyploïdes (Salse et al. 2012) - La figure illustre l’impact des duplications génomiques (à gauche) et géniques (à droite) sur respectivement les fusions/fissions des chromosomes ancestraux ainsi que sur la dérégulation des gènes dupliqués. La duplication d’un chromosome ancestral induit un retour à l’état génomique diploïde par des processus de fusion et fission chromosomique. Le génome porteur de copies surnuméraires de gènes subit au niveau génique une élimination de la redondance fonctionnelle de ceux-ci par des délétions ou des modifications de l’expression ou de la fonction des copies dupliquées. Ces réarrangements au niveau génomique et génique, mis en place après un événement de duplication, participent à la diploïdisation des génomes polyploïdes.