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La recombinaison méiotique est un processus extrêmement conservé entre les espèces. Actuellement, une centaine de gènes a été identifiée chez les espèces modèles incluant Arabidopsis pour les plantes. L’objectif de cet axe est de transférer les résultats observés chez les modèles vers le blé et d’étudier les variations qui peuvent exister, en particulier au regard de l’état polyploïde du blé.

Recombinaison homologue

  a/ Recombinaison homologue

      i.Cassures double-brins

La recombinaison méiotique est initiée par des cassures double-brins réalisées par un complexe de protéines incluant les endonucléases SPO11-1 et SPO11-2. Nous avons analysé les mutants pour les différentes copies homéologues pour ces deux protéines et nous avons développé un jeu de mutants multiples (doubles et triples). Nous avons confirmé leur rôle et leur impact sur le déroulement de la méiose. Nous avons montré que la copie A de Spo11-2 n’est pas fonctionnelle et est en cours de pseudogénéisation. Nous avons également démontré que les protéines de blé étaient à même de complémenter des mutants d’Arabidopsis pour ces mêmes gènes. Enfin, nous avons estimé pour la première fois le nombre de foci DMC1, une protéine marquant les cassures double-brins associées au complexe SPO11.

L’étude du processus de cassure se poursuit avec l’analyse d’une autre protéine du complexe, MTOPVIB.

    ii. Autres gènes méiotiques

L’étude de la méiose chez Arabidopsis a révélé que la mutation de certains gènes peut améliorer le taux de recombinaison. Nous avons donc entamé une approche similaire chez le blé et nous avons développé des jeux de mutants pour certains gènes clés comme FancM, FIDGL1, RECQ4. Les analyses préliminaires des triples mutants FancM suggèrent une perte de fertilité. Les autres mutants sont en cours d’analyse.

    ii. Gènes d’appariement

Le chromosome 3B a été montré comme affectant l’appariement des chromosomes homologues lors de la méiose. Son absence engendre la production d’univalents, propice au développement de lignées aneuploïdes. L’étude du comportement méiotique d’un jeu de 14 lignées de délétion couvrant l’ensemble du chromosome montre que seule la délétion du bras long affecte significativement le nombre de chiasmas. Au moins deux gènes seraient impliqués et l’étude approfondie de la séquence de ce chromosome suggère que certains gènes méiotiques (Zip4, Mlh1, CAP…) pourraient être de bons candidats pour expliquer les phénotypes mutants observés. Leur étude détaillée est en cours.

  b. Recombinaison homéologue

En tant qu’espèce polyploïde, le blé possède deux niveaux de contrôle de la recombinaison : entre chromosomes homologues et entre chromosomes homéologues. La recombinaison homéologue est affectée par deux gènes majeurs : Ph1 et Ph2. Ph1 a été cloné par une équipe anglaise (G. Moore et col., John Innes Centre) et correspond à l’une des protéines du complexe synaptonémal, ZIP4.

Nous avons cloné Ph2 qui correspond à une protéine de réparation des erreurs d’appariement, MSH7. Une caractérisation plus précise de son mode d’action et de ses partenaires est actuellement en cours. Un matériel original combinant les deux mutations est également en cours de production.