Plasticité phénotypique, mémoire épigénétique et réponse au stress

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La capacité des organismes à répondre rapidement aux changements de l'environnement dépend de la variabilité génétique présente au sein des populations ainsi que de leur plasticité phénotypique. Un mécanisme fondamental de la plasticité phénotypique, au niveau moléculaire, est la sur-expression ou la sous-expression des gènes impliqués dans les processus de régulation ou dans l'expression des traits fonctionnels. Cette flexibilité pourrait être largement médiée par les processus épigénétiques tels que la méthylation de l'ADN. Le stress environnemental peut entrainer des changements de méthylation, ce qui peut avoir des conséquences évolutives importantes malgré une absence de variation des séquences d'ADN. Nous ne savons toutefois pas dans quelle mesure ces changements dans la méthylation de l'ADN induits par l'environnement sont transmis aux descendants et si ils sont vraiment indépendants de la variation génétique entre les individus. Pour s'attaquer à cette question, l'étude d'organismes asexués peut être extrêmement puissante car elle permet de séparer les effets génétiques des effets épigénétiques. Cette proposition fait appel à une espèce clé des écosystèmes d'eau douce, le microcrustacé Daphnia pulex qui se reproduit de façon clonale. Les objectifs spécifiques de cette proposition seront de déterminer : 1) si la plasticité phénotypique intragénérationnelle est liée à un plus grand registre d'expression génique et épigénétique, 2) si l'exposition à un stresseur environnemental à la génération parentale modifie le phénotype des descendants des générations successives et est accompagné de modifications épigénétiques, 3) si les stress du passé s'inscrivent dans la mémoire épigénétique permettant ainsi une variation temporelle des réponses à ces stresseurs et 4) si les épimutations qui s'accumulent sur les lignées clonales sont stables et influencent l'adaptation à long-terme. Le modèle daphnies offre donc une opportunité unique d'explorer comment la sélection naturelle module les liens entre l'expression génique et le phénotype à l'intérieur et entre les générations, ce qui est en lien direct avec mon programme de recherche portant sur la plasticité génomique et le potentiel évolutif. Nos résultats ouvriront la voie au nouveau domaine de l'épigénétique écologique et assureront une compréhension plus fine des mécanismes permettant une évolution rapide dans des environnements changeants.