Alternance du mode de reproduction : parts de la génétique et de l’environnement – SexAphid

S’adapter à son environnement est essentiel à chaque type d’organisme vivant, à la fois sur le court terme pour permettre la survie de l’individu, et sur le long terme pour assurer la perpétuation de l’espèce. Une adaptation à l’environnement implique une flexibilité : sur le court terme il s‘agit d’adapter le fonctionnement des programmes génétiques aux conditions extérieures, et sur le long terme, de produire des combinaisons génétiques qui seront soumis à la sélection. La reproduction sexuée est le mode le plus représenté chez les métazoaires pour assurer une diversité génétique permettant une adaptation à son environnement. Mais quelques organismes se multiplient par reproduction asexuée. Les pucerons sont des insectes ravageurs des cultures qui allient les deux modes de reproduction ; une reproduction asexuée vivipare, clonale et rapide qui permet la pullulation des populations pendant le printemps et l’été, et la reproduction sexuée ovipare automnale qui permet un brassage génétique. Les œufs produits par cette reproduction permettent une résistance aux froids hivernaux et assurent une survie de la population. Ces populations capables d’alterner les deux modes de reproduction sont appelées « CP » pour « Cyclical parthenogenesis ». Cette capacité à alterner de mode de reproduction est cependant parfois perdue chez quelques populations : celles-ci ne produisent donc plus d’œufs et risquent de disparaitre lors d’hiver rigoureux. Ces populations sont appelées « OP » pour « Obligate Parthenogenesis ». Le climat intervient alors sur la répartition de ces populations : les populations capables de faire de la reproduction sexuées seront avantagées sous les climats continentaux, alors que les populations asexuées seront favorisées sous les climats chauds. En climat tempéré, les deux types de populations peuvent cohabiter, avec des occurrences qui changent d’une année sur l’autre en fonction des températures hivernales.
SexAphid a pour objectifs de i) caractériser et identifier les gènes qui diffèrent entre les populations sexuées et asexuées, et ii) d’identifier l’évolution au cours des années passées des populations sexuées et asexuées en fonction des températures automnales et hivernales. SexAphid est centré sur le puceron du pois Acyrthosiphon pisum pour lequel de nombreuses données de génétique et génomiques sont déjà disponibles. Il s’agit donc d’utiliser des outils de génétique et génomique pour identifier les zones polymorphes du génome du puceron du pois entre les deux types de populations. Un travail précédent a déjà identifié une zone de 10 cM sur le chromosome X, et il s‘agira de réduire cette zone et de délimiter les loci génomiques très fortement corrélés aux phénotypes étudiés. Il s‘agira également d’étudier en détail le mode de fonctionnement des gènes polymorphes par des caractérisations fines de leur expression spatio-temporelle, dans différents tissus et dans différentes populations sexuées ou asexuées. L'application de techniques d'édition de gènes (CRISPR-CAS9) permettra de tester le rôle précis que jouent ces gènes dans le phénotype. Il s ‘agira enfin d’utiliser cette base polymorphique caractérisée pour typer et suivre les populations du puceron du pois sur les 15 années passées à partir d’une collection d’insectes gardées archives, afin d’inférer ou non des corrélations entre occurrences des populations sexuées/asexuées et températures hivernales.
Les pucerons étant des ravageurs des cultures de plantes cultivées, cette étude permettra de poser des bases pour le développement futur d’outils d’aide à la décision sur les populations : l’hypothèse sous-jacente est qu’un réchauffement des températures hivernales en climat tempéré pourrait favoriser les pullulations des populations asexuées.
SexAphid allie des approches de génétique, génomique et écologie, en faisant se parler les expertises complémentaires des 3 partenaires académiques, pour un budget demandé à l’ANR d’environ 380 keuros.