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Vigueur hybride et dépression de consanguinité sont classiquement présentées comme deux phénomènes liés, l'un étant considéré comme le "contraire" de l'autre. Une étude chez la levure, qui a porté sur de très nombreux caractères moléculaires, fermentaires et de croissance a montré qu'en réalité les deux phénomènes pouvaient être découplés. Ce résultat, qui conforte des prédictions théoriques, souligne le rôle majeur des interactions entre gènes dans l'expression des caractères.

Lorsque l’on croise deux individus génétiquement éloignés, il est fréquent que leur descendance montre une « vigueur » supérieure à celle de ses parents : la croissance est plus rapide, l’âge de la reproduction plus précoce, la fertilité plus élevée, la résistance aux maladies meilleure, etc. Ce phénomène très courant, appelé hétérosis ou vigueur hybride, est classiquement considéré comme le « contraire » de la dépression de consanguinité, qui désigne le fait que les descendants issus du croisement d’individus apparentés sont en général moins vigoureux et moins résistants aux stress biotiques ou abiotiques que leurs parents.

Quelques travaux théoriques de génétique des populations ont pourtant montré qu’hétérosis et effet de la consanguinité n’étaient pas nécessairement liés. Des chercheurs du laboratoire GQE – Le Moulon ont apporté des résultats dans ce sens. Ils ont croisé deux à deux 11 souches de levure d’œnologie* appartenant aux espèces Saccharomyces cerevisiae et S. uvarum, et ont mesuré sur les hybrides et leurs parents un grand nombre de caractères phénotypiques* : 35 caractères liés à la fermentation alcoolique ou au cycle biologique, et plus de 600 protéines mesurées par protéomique quantitative* (ANR HeterosYeast, collaboration Université Bordeaux 2).

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Analyse des relations entre vigueur hybride et dépresssion de consanguinité

Analyse des relations entre vigueur hybride et dépression de consanguinité.
A : schéma de croisements entre les 11 souches de levures.
B
: détail de la carte de couleurs montrant l’abondance des protéines (en lignes) dans différentes lignées et conditions (en colonnes). Plus la couleur est chaude, plus la protéine est abondante.
C
: vigueur hybride pour la croissance. La taille des colonies de souches hybrides (10 spots S1 x S2) est plus grande que celle des souches parentales S1 et S2 (d’après Blein-Nicolas M. et al. (2015) Mol Cell Proteomics, 14:2056-71 et Da Silva T. et al. (2015) PLoS One, 10:e0123834).

À l’aide d’un modèle statistique sophistiqué, ils ont décomposé, pour chaque caractère, la variance* génétique totale en variance des effets additifs, variance des effets de consanguinité et variance des effets d'hétérosis. Ils ont montré que la distribution des composantes de la variance permettait de définir des groupes bien tranchés de protéines dans lesquels se plaçaient la plupart des caractères de fermentation et du cycle biologique.Au sein de ces groupes, les corrélations entre les variances des effets d'hétérosis et de consanguinité pouvaient être positives, négatives ou nulles, ce qui constitue la première mise en évidence expérimentale d’un découplage possible entre les deux phénomènes.

Ce résultat suggère que, malgré l’histoire évolutive commune des individus au sein de l’espèce, les différents types de caractères peuvent être soumis à des pressions de sélection* différentes.

 

Référence

Petrizzelli M., de Vienne D. et Dillmann C. (2019) Decoupling the Variances of Heterosis and Inbreeding Effects Is Evidenced in Yeast’s Life-History and Proteomic Traits. Genetics 211:2 741-756. DOI: http://www.genetics.org/content/211/2/741

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* Glossaire

  • Levures d'œnologie : champignons unicellulaires impliqués dans le processus de fermentation alcoolique exploitée pour l’élaboration du vin.
  • Pression de sélection : tout facteur qui modifie le succès reproducteur des individus dans une population.
  • Variance : mesure de la dispersion des valeurs d'un caractère autour de sa moyenne.
  • Caractère phénotypique : tout caractère d'un organisme, macroscopique ou microscopique, quantitatif ou qualitatif.
  • Protéomique quantitative : quantification de l'ensemble des protéines détectées dans un type cellulaire, un tissu ou un organe à un stade donné et dans des conditions données.