Impact phénotypique des inversions dans le génome de levure

Phenotypic impact of inversions in yeast genome

• Auteur / Autrice : Wenqing Lu
• Direction : Gilles Fischer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie computationnelle et quantitative (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuèle Mouchel-Vielh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Fairhead
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Leblond, Gianni Liti

Mots clés

Mots clés contrôlés

CRISPR-Cas9

Aberrations chromosomiques

Phénotype

Génome

Saccharomyces cerevisiae

Mots clés libres

Variations structurelles

Chromosome de levure

Évolution des chromosomes

Inversions

Phénotypiques

Structural variation

Yeast chromosome

Inversion

Résumé

Les génomes sont des structures hautement dynamiques et les grandes variations structurelles (SVs) des chromosomes, telles que les inversions, contribuent à l'évolution des génomes et à l'adaptation des espèces. Il est essentiel de comprendre l'impact fonctionnel des inversions sur la diversité phénotypique, car il existe de plus en plus de preuves que les inversions joueraient un rôle important dans les variations phénotypiques. Afin d'expliquer l'impact phénotypique des inversions, nous avons choisi la levure de boulangerie comme modèle eucaryote unicellulaire dans notre travail. Sur la base d'un catalogue de 104 événements d'inversion caractérisés parmi un panel de 142 assemblages de génomes complets, nous nous sommes concentrés sur une inversion spéciale de 32kb localisée sur le chromosome XIV et qui est trouvée de manière récurrente dans diverses souches de Saccharomyces cerevisiae et S. paradoxus. Nous avons utilisé la méthodologie CRISPR/Cas9 d'édition du génome pour générer des bibliothèques de souches de S. cerevisiae contenant cette région dans les deux orientations par l'introduction de 2 cassures double-brin ((DSB pour Double-Strand Break) de l'ADN aux extrémités de cette région. Nous avons construit ce type d'inversions dans 3 souches hôtes présentant des fonds génétiques différents, S288C, YPS128 et Y12. Afin de tester les relations entre ce type de variation génétique et les traits phénotypiques, nous avons étudié l'impact fonctionnel des inversions pendant les cycles cellulaires sexuels et végétatifs, y compris le taux de croissance dans différentes conditions de culture, l'efficacité de la sporulation, l'efficacité des croisements et la viabilité des spores. Ce travail nous a permis de déterminer la contribution de cette inversion aux variations phénotypiques et son rôle adaptatif au cours de l'évolution.

Genomes are highly dynamic structures and large-scale Structural Variations (SVs) of chromosomes such as inversions contribute to genome evolution and species adaptation. Understanding the functional impact of inversion on phenotypic diversity is essential because there are growing evidence that inversions play an important role in phenotypic variation. For the purpose of explaining the phenotypic impact of inversions, we choose yeast as single cell eukaryotic model in our work. Based on a catalogue of 104 inversion events characterized among a panel of 142 complete genome assemblies, we focused on a special 32kb inversion on chromosome XIV that is recurrently found in various strains of Saccharomyces cerevisiae and S. paradoxus. CRISPR/Cas9 methodology of genome editing is applied to generate strain libraries in S. cerevisiae containing this region in both orientations through the introduction of DNA double-strand breaks (DSBs) at the inversion boundaries. We constructed such inversion models in 3 different host strains with different genetic background, S288C, YPS128 and Y12. In order to test the relationships between this type of genetic variation and phenotypic traits, we investigated the functional impact of the inversions during both sexual and asexual cell cycles, including growth ratio in different culture conditions, sporulation efficiency, mating efficiency and spore viability. This work allows us to determine the contribution of inversions to phenotypic variations and their adaptive role during evolution.