TranspHorizon — Transferts horizontaux d’éléments transposables: les clés d’une invasion réussie

Les éléments transposables (ET) sont des séquences ADN universelles, mobiles et répétées, qui ont un impact majeur sur l’évolution des génomes. Cependant, leur origine, diversité, et leur dynamique évolutive restent encore peu comprises. Le transfert horizontal d’ET (HTT – entre espèces ne se croisant pas) apparaît comme un mécanisme primordial du cycle de vie des ET. Encore faut-il qu’il soit suivi d’une amplification efficace des éléments, qui peut être empêchée par des systèmes de régulation ou d’autres facteurs spécifiques de l’hôte. Nos travaux récents ont montré que (i) Les HTT entre insectes sont bien plus fréquents que ce que l’on pensait, ii) l’invasion des populations après transfert s’avère efficace, mais est fortement affectée par des interactions entre copies. En fait, les facteurs qui conditionnent le succès d’un transfert restent mal compris. Le projet TranspHorizon a pour objectif d’évaluer cinq types de facteurs qui pourraient favoriser soit les transferts, soit l’amplification post-transfert: 1- Distances géographique et phylogénétique Les espèces en sympatrie sont plus susceptibles d’être connectées écologiquement que les espèces éloignées. Ainsi, on s’attend à un nombre plus élevé de transfert lorsque la distance géographique entre populations diminue. De même, la proximité phylogénétique de deux espèces devrait s’accompagner d’une meilleure compatibilité entre ET et cellules hôtes réceptrices, et donc d’une meilleure chance de succès. 2- Caractéristiques de la population hôte Le contenu en ET varie entre les espèces, tant en quantité (fraction du génome) qu’en qualité (proportion relative des différentes familles). Cette diversité pourrait s’expliquer, en partie, par la démographie et les traits d’histoire de vie des populations (par exemple la taille des populations ou le temps de génération). 3- Caractéristiques des ET Les différents ET se distinguent par leur mode de transposition mais aussi par leur dépendance pour des facteurs de l’hôte, leur capacité à transférer d’une cellule à l’autre, et leur propension à s’insérer dans des régions spécifiques du génome (tels que les clusters de piRNA). Toutes ces différences ont certainement un impact sur le succès du transfert horizontal. 4- Autres éléments et endosymbiontes La dynamique, l’activité et les interactions parmi les familles d’ET sont souvent comparées à celles des espèces au sein des écosystèmes. Il a été montré que de fortes interactions existent entre copies autonomes et non-autonomes d’une même famille. Cependant, peu de données existent concernant les effets de la présence d’ET non apparentés, ou encore d’autres d’entités génétiques parasites, telles que les bactéries Wolbachia par exemple. 5- Emergence des voies de régulation Les clusters de piARN sont des locus génomiques riches en ET, qui répriment la transposition via la production de petits ARNs. Ces clusters dont la composition varie entre populations, correspondent à des pièges a transposons: l’insertion d’une copie dans un cluster peut permettre la production de petits ARNs et enclencher la régulation. Le temps nécessaire à l’établissement de la régulation doit donc dépendre de la probabilité de s’insérer dans ces régions, du taux de transposition et de la taille relative des clusters par rapport à la taille des génomes. Pour répondre à ces questions, ce projet combinera différentes approches (écologie, échantillonnage de terrain, biologie moléculaire, séquençage de génomes, bioinformatique, mathématiques, et évolution expérimentale), et s’organisera en deux parties complémentaires. Dans la partie 1, nous testerons si les distances géographique ou phylogénétique influencent la probabilité de transfert entre insectes. Dans la partie 2, nous caractériserons de manière théorique et empirique la dynamique d’amplification post-transfert (nombre de copies, fréquences d’insertions, émergence des voies de régulations) pour différents éléments et dans des conditions variées de populations.