Genomic diversity of hybrid yeast cells upon meiosis and return to growth

par Raphaëlle Laureau

Thèse de doctorat en Génétique

Sous la direction de Alain Nicolas.

Soutenue le 28-09-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) .

Le jury était composé de Frédéric Devaux, Bertrand Llorente, Sylvie Dequin, Denise Zickler, Gianni Liti.

  • Titre traduit

    Diversité génomique des cellules de levure hybride en méiose et après retour en croissance végétative


  • Résumé

    Dans les cellules somatiques, la recombinaison des chromosomes homologues, suivie d'une ségrégation équationnelle, mène à des évènements de perte d'hétérozygotie qui permettent l'expression d'allèles récessifs et la production de nouvelles combinaisons d'allèle qui sont potentiellement bénéfiques lors de la sélection Darwinienne. Cependant, les recombinaisons inter-homologues sont rares dans les cellules somatiques, réduisant ainsi la possibilité de générer des recombinants. Ici, nous avons exploré une propriété de S. cerevisiae à entrer le programme de développement méiotique, induire au travers du génome des cassures double-brins dépendantes de Spo11, et retourner dans un cycle de division mitotique, un processus appelé retour en croissance végétative (" return to growth " ou RTG). Le séquençage du génome de 36 souches RTG dérivées de la souche diploïde S288c/SK1 démontre que ces souches RTG sont bien diploïdes, avec des génomes recombinés mosaïques. Les génotypes des souches RTG portent de 5 à 87 régions homozygotes, dues à des évènements de perte d'hétérozygotie (" loss of heterozygosity " ou LOH) de longueur variées, allant de quelques nucléotides à plusieurs centaines de kilobases. En outre, nous montrons que l'itération du processus de RTG augmente de manière séquentielle le pourcentage d'homozygotie du génome. Des analyses phénotype/génotype des souches RTG pour les caractères d'auxotrophies ou de résistance à l'arsénite valident le potentiel de cette procédure de diversification du génome pour cartographier des caractères complexes (" quantitative trait loci " ou QTL) dans des souches diploïdes, sans passer par le cycle complet de reproduction sexuée.


  • Résumé

    In somatic cells, recombination between the homologous chromosomes, followed by equational segregation, leads to loss of heterozygosity events (LOH), allowing the expression of recessive alleles and the production of novel allele combinations that are potentially beneficial upon Darwinian selection. However, inter-homolog recombination in somatic cells is rare, thus reducing the potential to generate recombinants. Here, we explored the property of S. cerevisiae to enter the meiotic developmental program, induce meiotic Spo11-dependent double-strand breaks genome-wide and return to mitotic growth, a process known as Return To Growth (RTG). Whole genome sequencing of 36 RTG strains derived from the hybrid S288c/SK1 diploid strain demonstrates that the RTGs are bona fide diploids with mosaic recombined genome. Individual RTG genotypes comprised 5 to 87 homozygous regions due to loss of heterozygous (LOH) events of various lengths, varying between a few nucleotides up to several hundred kilobases. Furthermore, we show that the iteration of the RTG process orderly increments the percentage of homozygosity. Phenotype/genotype analysis of the RTG strains for the auxotrophic and arsenate resistance traits validates the potential of this procedure of genome diversification to rapidly map complex traits loci (QTLs) in diploid strains, without going through sexual reproduction.

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