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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR GDEC

UMR 1095 Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales

3. Dynamique des Elements Transposables

Objectif : Comprendre l'impact des ET sur la dynamique du génome du blé

Les éléments transposables (ET) ont connu un succès évolutif particulièrement frappant chez les Triticeae. Leur caractérisation, chez le blé notamment, a longtemps été limitée par l'impossibilité d'assembler des séquences génomiques de grande taille (plusieurs Mb).

transposableElements

Ainsi, la séquence de référence du chromosome 3B a permis de constituer une ressource unique pour l'analyse de l'impact des éléments transposables sur la structure, l'expression, et l'évolution du génome du blé.

Dans le cadre des travaux de thèse de J. Daron (soutenue en janvier 2015 ; Daron et al. Genom Biol 2015), nous avons mis au point, en collaboration avec l'équipe d'H. Quesneville à l'URGI (INRA Versailles), une stratégie d'annotation des ET basée sur :

  • CLARI-TE-Rep : une banque de séquences d'ET de blé expertisés et classifiés par famille
  • CLARI-TE : un outil bioinformatique permettant de prédire automatiquement les ET dans les séquences et de reconstruire les structures issues d'insertions nichées (Figure ci-contre).

Nous avons ainsi identifié près de 250.000 ET dans la séquence du chromosome 3B, appartenant à 485 familles différentes et représentant 86% de la séquence de ce chromosome. Les rétrotransposons représentent 67% de cette séquence, confirmant leur rôle majeur dans l'accroissement de la taille du génome chez les Triticeae. Nous avons aussi pu mettre en évidence que 16% de cette séquence était composée de transposons de classe 2 de type CACTA, soit 3 fois plus qu'estimé précédemment. La datation de près de 21 000 rétrotransposons à LTR qui composent le chromosome 3B a permis de mieux comprendre la dynamique d'amplification/délétion des ET. Ceux-ci ont massivement transposé par "burst" successifs entre 1 à 3 millions d'années et, depuis, leur activité est très limitée, suggérant que les deux événements de polyploïdisation qu'a connu le blé tendre n'ont pas été accompagnés d'une réactivation majeure des ET. 

dendrogram of the Fatima family

La distribution des ET n'est pas homogène le long du chromosome 3B. Leur proportion chute globalement dans les extrémités chromosomiques. Toutefois, cette distribution est très variable d'une famille à l'autre. Par exemple, 22 familles sont sur-représentées dans les extrémités chromosomiques, suggérant un lien entre CACTA et duplications de gènes. Une association significative entre CACTA et gènes issus de duplications récentes a été identifiée ansi que 140 événements de capture de gènes sur le chromosome 3B.

Nous avons développé récemment une stratégie permettant de mettre en évidence l'ampleur du polymorphisme de type variation structurale affectant la fraction répétée du génome, c'est-à-dire les ET. L'équipe SEVEN tente désormais d'estimer plus précisément l'impact des ET sur l'expression des gènes et l'évolution du génome en intégrant les données génomiques, transcriptomiques, épigénomiques, et de polymorphisme.