Membres de l'équipe

Thèmes de recherches

Nos recherches visent à comprendre les mécanismes évolutifs à l’origine de la diversité phénotypique, avec un intérêt particulier pour le rôle potentiel de la redondance génétique.

Résultats récents

Domestication

1. La reconstruction de la phylogénie de l’ensemble des séquences codant l’ADP-Glucose Pyrophosphorylase (gènes de type Sh2 et Bt2) chez les angiospermes nous a permis (i) de confirmer la monophylie de chaque sous-unité et la plus grande conservation des paralogues de types Bt2, (ii) de positionner différents événements de duplication au cours de l’histoire évolutive de ces paralogues, et (iii) de montrer que plusieurs duplications de la sous-unité SH2 ont été suivies d’accélérations évolutives, probablement en lien avec la spécialisation des paralogues dans différents tissus d’expression et la forte accumulation d’amidon dans l’albumen des graminées (Corbi et al., soumis).
2. Chez le maïs, deux gènes majeurs situés à moins d’1cM de distance ont été décrits comme des cibles de la sélection. Le gène Tb1 a été fortement sélectionné lors de la domestication du maïs tandis que le gène Dwarf8 aurait permis l’adaptation à des climats contrastés [9]. Cette région a donc été soumise à un double balayage sélectif. Grâce à l’emploi d’outils d’analyse variés (simulations, évolution moléculaire, génétique d’association), nous avons montré (i) une sélection récente de l’allèle tardif de Dwarf8, ce qui suggère que les premiers maïs domestiqués étaient de type précoce ; (ii) l’implication d’un locus en amont de Dwarf8 dans la variation de la précocité de floraison ; (iii) un patron typique de balayages sélectifs en interférence entre les locus Tb1 et Dwarf8 [7].
3. Grâce à une analyse bioinformatique utilisant la séquence du génome complet du maïs, nous avons caractérisé 2 nouvelles familles de MITE de type Tourist-like que nous avons nommées Zead8 et ZmV1 ainsi qu’une famille précédemment identifiée, mPIF. Nos analyses montrent une préférence d’insertion de ces familles dans des zones riches en AT et présentant un faible niveau de méthylation des cytosines. Pour mPIF et ZmV1, nous avons mis en évidence de larges régions palindromiques flanquant les sites cibles dupliqués. La famille ZmV1 présente les signes d’une activité récente avec des événements d’amplification datant de moins de 0.3 millions d’années (Zerjal et al., soumis).
4. Une étude du protéome d’albumen de maïs au cours du développement a montré que la pyruvate orthophosphate dikinase (PPDK), cible de l’activateur de transcription Opaque2, pourrait jouer un rôle dans la balance amidon/protéines des réserves du grain [18]. Une approche de génétique d’association sur un large panel de lignées de maïs nous a permis de mettre en évidence un effet épistatique fort entre un polymorphisme de Opaque2 et plusieurs polymorphismes du promoteur de cyPPDK sur la teneur en lysine et la balance amidon/protéines du grain [17].

Polyploïdie et éléments transposables

1. La comparaison des protéomes de tige et de racine d’un allotétraploïde synthétique (Colza, AACC) aux protéomes de ses parents diploïdes (Navette AA et Chou CC) met en évidence de nombreux écarts à l’additivité (i.e. la protéine dans AACC est en quantité différente de celle attendue sur la base de la moyenne des valeurs parentales AA et CC) [2]. Comme nous avions précédemment montré que le niveau de ploïdie n’avait pas d’effet significatif sur les protéomes de tige et de feuille chez des lignées homozygotes de chou [3], nous pouvons conclure que ces écarts à l’additivité trouvent essentiellement leur origine dans la confrontation de génomes différenciés. En vue d’identifier le niveau où s’opèrent les modifications de la régulation génique, une analyse de la transcription par RT-PCR et PCR quantitative est en cours sur l’ADNc de 102 gènes codant des protéines identifiées comme non additives en protéomique.
2. Une analyse extensive par spectrométrie de masse des spots protéiques montre que la nature des protéines qui présentent un écart à l’additivité chez les colzas synthétiques n’est liée ni à la catégorie fonctionnelle d’appartenance, ni à la localisation subcellulaire [1]. Les modifications ne semblent donc pas toucher une catégorie particulière de protéines.
3. Chez les colzas synthétiques, nous avons suivi par S-SAP à différentes générations, le polymorphisme d’insertion de deux familles d’ET contrastées pour leur dynamique de réplication, leur taux d’amplification et leur localisation dans le génome ; il s’agit d’un rétrotransposon Athila [6] et d’une famille de MITE que nous avons isolée et caractérisée (Sarilar et al., en prép.). Le pourcentage global de bandes S-SAP différentiellement amplifiées entre parents diploïdes et descendances est de 0,8 % pour Athila contre 2 % pour le MITE, atteignant plus de 18 % pour les générations plus avancées. En vue de préciser la nature du polymorphisme observé, nous procédons au clonage et au séquençage de bandes non additives.
4. Nous avons comparé chez deux variétés de colza l’organisation génomique de deux rétrotransposons, un Athila et un copia-like [6], par développement et cartographie de marqueurs dérivés de la PCR et ancrés dans ces ET. Les marqueurs polymorphes obtenus ciblent principalement les centromères. Cette variabilité inter-variétale (intra-spécifique) démontre la rapidité d’évolution des régions centromériques [20], qui apparaît étroitement liée à celle des ET qui les composent.
5. L’isolement et la caractérisation fine d’un transposon de type CACTA spécifique du génome C (Bot1) nous ont permis de montrer son importance dans la divergence des génomes A et C des Brassica. Notre étude suggère que Bot1 aurait aussi joué un rôle dans la prolifération, au sein du génome C, d’un gène associé au locus S d’auto-incompatibilité [4].

Symétrie florale

1. La famille de facteurs de transcription TCP a été définie à partir des gènes Teosinte-branched1, Cycloidea (Cyc) et PCF, impliqués dans des phénomènes de croissance et développement chez les plantes. Le gène Cyc est un des principaux agents de la symétrie florale d’Antirrhinum majus. Chez les Papavéracées, nous avons mis en évidence deux lignages Cyc-like paralogues (PapaCyL1 et 2) , issus d’une duplication ancienne [12]. Des approches fonctionnelles (PCR semiquantitative, hybridation in situ) ont permis de montrer que les PapaCyL s’expriment au cours du développement floral [12]. Des études de développement montrent que la symétrie bilatérale se met en place tardivement à partir d'un plan disymétrique. Nous caractérisons actuellement l'expression des PapaCyL aux étapes et dans les organes clés pour la mise en place de cette symétrie bilatérale.
2. Nous avons utilisé les phylogénies disponibles chez les Renonculales et les Astéridées pour reconstruire l’évolution de plusieurs caractéristiques architecturales de la fleur (e. g. nombre d’étamines, présence d’éperons nectarifères…) comparativement à celle de la symétrie du périanthe. Dans les deux taxons, la zygomorphie apparaît dans un contexte de plan floral fixé, où le nombre de pièces est déterminé. La comparaison des deux taxons indique une plus grande diversité de stratégies évolutives chez les Renonculales que chez les Astéridées, suggérant une canalisation du développement plus forte chez ces dernières [11, 14].

Enseignement Supérieur Agronomique de l’AgroParisTech

Enseignement à l’Université Paris Sud - Orsay

Anciens membres de l’équipe

Publications récentes

• [1]Albertin W., Alix K., Balliau T., Brabant P., Davanture M., Malosse C., Valot B. and Thiellement H. (2007). Differential regulation of gene products in newly synthesized Brassica napus allotetraploids is not related to gene function nor subcellular localization. BMC Genomics 8, 56.
• [2]Albertin W., Balliau T., Brabant P., Chèvre A.-M., Eber F., Malosse C. and Thiellement H. (2006). Numerous and rapid nonstochastic modifications of gene products in newly synthesized Brassica napus allotetraploids. Genetics 173, 1101- 1113.
• [3]Albertin W., Brabant P., Catrice O., Eber F., Jenczewski E., Chèvre A.-M. and Thiellement H. (2005). Autopolyploidy in cabbage (Brassica oleracea L.) does not alter significantly the proteome of green tissues. Proteomics 5, 2131-2139.
• [4]Alix K., Joets J., Ryder C. D., Moore J., Barker G. C., Bailey J. P., King G. J.and Heslop-Harrison J. S. (2008). The CACTA transposon Bot1 played a major role in Brassica genome divergence and gene proliferation. Plant J. 56(6):1030-44.
• [5]Alix K., Lariagon C., Delourme R. and Manzanares-Dauleux M. (2007). Exploiting natural genetic diversity and mutant resources of Arabidopsis thaliana to study the A. thaliana - Plasmodiophora brassicae interaction. Plant Breeding 126, 218-221.
• [6]Alix K., Ryder C.D., Moore J., King G.J. and Heslop-Harrison J.S. (2005). The genomic organization of retrotransposons in Brassica oleracea. Plant Mol Biol 59, 839-851.
• [7]Camus-Kulandaivelu L., Chevin L.-M., Tollon-Cordet C., Charcosset A., Manicacci D., and Tenaillon M.I. (2008). Patterns of molecular evolution associated with two selective sweeps in the Tb1–Dwarf8 region in maize. Genetics 180: 1107 - 1121.
• [8]Camus-Kulandaivelu L., Veyrieras J.B., Gouesnard B., Charcosset A. and Manicacci D. (2007). Evaluating the reliability of STRUCTURE outputs in case of relatedness between individuals. Crop Sci 47, 885-890.
• [9]Camus-Kulandaivelu L., Veyrieras J.-B., Madur D., Combes V., Fourmann M., Barraud S., Dubreuil P., Gouesnard B., Manicacci D. and Charcosset A. (2006). Maize adaptation to temperate climate: relationship between population structure and polymorphism in the Dwarf8 gene. Genetics 172, 2449-2463.
• [10]Chardon F. and Damerval C. (2005). Phylogenomic analysis of the PEBP gene family in Cereals. J Mol Evol 61, 579-590.
• [11]Damerval C. and Nadot S. (2007). Evolution of perianth and stamen characteristics with respect to floral symmetry in Ranunculales. Ann Bot 100, 631-640.
• [12]Damerval C., Le Guilloux M., Jager M. and Charon C. (2007). Diversity and evolution of CYCLOIDEA-Like TCP genes in relation to flower development in Papaveraceae. Plant Physiol 143, 759-772.
• [13]Henry A.-M., Manicacci D., Falque M. and Damerval C. (2005). Modular evolution in the Opaque-2 gene in Zea mays L. J Mol Evol 61, 551-558.
• [14]Jabbour F., Damerval C. and Nadot S. (2008). Evolutionary trends in the flowers of Asteridae. Is polyandry an alternative to zygomorphy ? Ann Bot 102:153-165.
• [15]Landry J., Damerval C., Azevedo R. A. and Delhaye S. (2005). Effect of the opaque and floury mutations on the accumulation of dry matter and protein fractions in maize endosperm. Plant Physiol Biochem 43, 549-556.
• [16]Manicacci D., Falque M., Le Guillou S., Piégu B., Henry A.-M., Le Guilloux M., Damerval C. and de Vienne D. (2007). Maize Sh2 gene is constrained by natural selection but escaped domestication. J Evol Biol 20, 503–516.
• [17]Manicacci D., Camus-Kulandaivelu L., Fourmann M., Arar C., Barrault S., Rousselet A., Feminias N., Consoli L., Francès L., Méchin V., Murigneux A., Prioul J., Charcosset A. & Damerval C. (2009). Epistatic interactions between opaque2 transcriptional activator and its target gene cyppdk1 control kernel trait variation in maize. Plant Physiol, 150(1), 506–520.
• [18]Méchin V., Thévenot C., Le Guilloux M., Prioul J.L. and Damerval C. (2007). Developmental analysis of maize endosperm proteome suggests a pivotal role for PPDK in starch/protein balance. Plant Physiol 143, 1203-1219.
• [19]Moeller A., Tenaillon M.I. and Tiffin P. (2007). Population structure and its effects on patterns of nucleotide polymorphism in teosinte (Zea mays ssp. parviglumis). Genetics 176, 1799-1809.
• [20]Pouily N., Delourme R., Alix K. and Jenczewski E. (2008). Repetitive sequence-derived markers tag centromeres and telomeres and provide insights into chromosome evolution in Brassica napus. Chromosome Res DOI 10.1007/s10577-008-1219-5.
• [21]Prioul JL, Méchin V. and Damerval C. (2008). Molecular and biochemical mechanisms in maize endosperm development: the role of pyruvate-Pi-dikinase and Opaque-2 in the control of C/N ratio. C. R. Biologies 331(10):772-9
• [22]Prioul JL., Méchin V., Lessard P., Thévenot C., Grimmer M., Chateau-Joubert S., Coates S., Hartings H., Kloiber-Maitz M., Murigneux A., Sarda X., Damerval C. and Edwards K. J. (2008). A joint transcriptomic, proteomic and metabolic analysis of maize endosperm development and starch filling. Plant Biotechnol J. (in press)
• [23]Raquin A.-L., Brabant P., Rhoné B., Balfourier F., Leroy P. and Goldringer I. (2008). Soft selective sweep near a gene that increases plant height in wheat. Mol Ecol 17, 741-56.
• [24]Raquin A.L., Depaulis F., Lambert A., Galic N., Brabant P. and I. Goldringer, (2008) Experimental estimation of mutation rates in a wheat population with gene genealogy approach. Genetics 17(3):741-56
• [25]Ross-Ibarra J., Tenaillon M. & Gaut B.S. (2009). Historical divergence and gene flow in the genus Zea. Genetics 181, 1399-1413.
• [26]SanMiguel, P. and Vitte, C.* (2009). The LTR retrotransposons of maize. Book chapter in The handbook of Maize, Vol.2 (Ed.: J.L. Bennetzen and S. Hake). Springer. pp.307-327.
• [27]Tenaillon M.I. and Tiffin P.L. (2008). The quest for adaptive evolution: a theoretical challenge in a maze of data. Curr Opin Plant Biol 11, 110-115.
• [28]Tenaillon M.I., Austerlitz F. and Tenaillon O. (2008). Apparent mutational hotspots and long distance LD resulting from a bottleneck. J Evol Biol 21, 541-550.
• [29]Thuillet A-C., Tenaillon M.I., Anderson L.K., Mitchell S.E., Kresovich S., Stack S.M., Gaut B.S. and Doebley J (2008). A weak effect of background selection on trinucleotide microsatellites in maize. J Hered 99, 45-55
• [30]Yamasaki M., Tenaillon M.I., Vroh Bi I., Schroeder S.G., Sanchez-Villeda H., Doebley J.F., Gaut B.S. and McMullen M.D. (2005). A large-scale screen for artificial selection in maize identifies candidate agronomic loci for domestication and crop improvement. Plant Cell 17, 2859-2872.

Adressez vos question et remarque sur le site ici