Au cours de la reproduction sexuée, les organismes eucaryotes produisent des cellules haploïdes dont la fusion, lors de la fécondation, rétablit le nombre initial de chromosomes. C’est la méiose, une division cellulaire spécialisée qui conduit à la formation de ces cellules haploïdes.
Notre groupe MeioMe étudie les mécanismes en jeu lors de cette étape cruciale de la reproduction sexuée grâce à des approches complémentaires de génétique, biochimie et imagerie cellulaire réalisées sur plusieurs plantes modèles et/ou cultivées.
Question biologique
La méiose est une étape essentielle du cycle de vie des organismes se reproduisant sexuellement. Cette division cellulaire spécialisée réduit le nombre de chromosome par deux, alors que la fécondation restaure le nombre initial de chromosomes. La méiose est le lieu de la recombinaison génétique, qui contribue largement à la diversité des espèces et à leur évolution. Si les évènements se déroulant lors de la méiose ont été amplement décrits, les mécanismes sous-jacents sont encore très mal compris. C’est notamment le cas chez les espèces polyploïdes (i.e. qui montrent une duplication complète du génome). Chez toutes les espèces, de grandes questions restent sans réponse : Pourquoi et comment les taux de recombinaison méiotique sont-ils si étroitement contrôlés ? Comment sont contrôlées la formation et la distribution des évènements de recombinaison le long des chromosomes ? Pourquoi les régions péricentromériques sont-elles réfractaires à la recombinaison méiotique ? Comment sont séparés les chromosomes puis les chromatides sœurs lors des divisions méiotiques ? Comment les espèces polyploïdes gèrent-elles la présence de plusieurs jeux de chromosomes apparentés ? Jusqu’où les évènements passés de polyploïdie ont-ils contribué à enrichir la « boite à outils » méiotique ? et Comment peut-on utiliser ces connaissances pour accélérer les programmes de sélection variétale ?
Modèles, outils et méthodes
Nous abordons ces différentes questions en utilisant un nombre varié d’espèces végétales : la plante modèle Arabidopsis thaliana, le colza (Brassica napus) et la Cameline (Camelina sativa). Arabidopsis est un modèle majeur dans le domaine de l'étude de la méiose du fait de la possibilité de mener des cribles génétiques ambitieux et de la disponibilité d'une large gamme d'outils génétiques, moléculaires et cytologiques. Le colza et la cameline sont des espèces allopolyploïdes (elles ont une origine hybride) appartenant à la même famille qu’Arabidopsis. Nos projets reposent sur des approches pluridisciplinaires complémentaires de génétique, génomique, biochimie, bio-informatique et cytogénétique.
Enjeux économiques et sociétaux
Le développement de nouvelles générations de plantes cultivées, adaptées aux nouvelles exigences sociétales et environnementales, repose sur de nouvelles associations génétiques. Comprendre et contrôler les mécanismes méiotiques est un des points limitant l’accélération des programmes d’amélioration des plantes contemporains. Compte tenu de la place centrale de la méiose dans la reproduction des eucaryotes, les connaissances générées par nos travaux ont aussi des répercussions sur la compréhension des défauts de stabilités des génomes rencontrés par l’espèce humaine (cancers, problèmes de fertilité). Améliorer notre compréhension des mécanismes de la méiose et de la recombinaison méiotique a ainsi des répercussions importantes pour l'agriculture et la médecine.
Le développement de nouvelles générations de plantes cultivées, adaptées aux nouvelles exigences sociétales et environnementales, repose sur de nouvelles associations génétiques. Comprendre et contrôler les mécanismes méiotiques est un des points limitant l’accélération des programmes d’amélioration des plantes contemporains. Compte tenu de la place centrale de la méiose dans la reproduction des eucaryotes, les connaissances générées par nos travaux ont aussi des répercussions sur la compréhension des défauts de stabilités des génomes rencontrés par l’espèce humaine (cancers, problèmes de fertilité). Améliorer notre compréhension des mécanismes de la méiose et de la recombinaison méiotique a ainsi des répercussions importantes pour l'agriculture et la médecine.
PHOTOS
Responsable :
Mathilde Grelon