Determinants and relative weight of genetic and epigenetic variation in the resistance of the oyster Crassostrea gigas to the Pacific Oyster Mortality Syndrome
Déterminants et poids relatif de la variation génétique et épigénétique dans la résistance de l'huître Crassostrea gigas au pacific oyster mortality Syndrome
Résumé
Together with the increase of human population, there is a mathematical increase for food supply. Since 2008, mass mortality events of Pacific oysters (Crassostrea gigas) juveniles caused by the Pacific Oyster Mortality Syndrome (POMS) have threatened the oyster aquaculture industry. Studies on the resistance of C. gigas to POMS has demonstrated a genetic bases and more recently, it was shown to rely on early transcriptomic response to the viral infection. Although data about the involvement of epigenetics in POMS resistance are still scarce, the essential role of the transcriptome, from the basal level to the antiviral response, and the effect of environmental exposure on the resistance of oyster, collectively suggest that epigenetic can play an essential role. Here we propose a framework to study simultaneously the potential role of genetic and epigenetic in the expression of phenotype by using the C.gigas/POMS model at the natural population level. We developed an exome capture approach to obtain genetic (Single Nucleotide Polymorphisms; SNPs) and epigenetic (DNA methylation at CG context; CpGs) information. In the present thesis, the exome capture developed allowed us to capture the genetic and epigenetic variation on more than 65 % of the total exons. We showed that wild oyster populations differentially exposed to the POMS display signatures of selections both in their genome (SNPs) and in epigenome (CpGs). A high number of these SNPs and CpGs were located in genes involved in immune functions. These results confirmed that host population facing pathogen emergence could rely on genetic and epigenetic variation to rapidly adapt to emerging diseases. While our study confirms the essential role played by the DNA sequence it also shows that other mechanisms can interplay with this sequence to encode a resistant phenotype. However, they can also be independent from this DNA sequence and participate to the expressio n of resistance. These results confirm that holistic approaches of the resistance of host population must be envisioned to have access to most of the mechanisms at stake. In addition, it also demonstrates that epigenetic assisted selection would be a way to assist breeding industry without effects on the DNA sequence.
L'augmentation de la population humaine s'est accompagnée d'une augmentation de la demande de nourriture. Depuis 2008, des événements de mortalité massive de juvéniles d'huîtres causés (Crassostrea gigas) par le syndrome de mortalité des huîtres du Pacifique (Pacific Oyster Mortality Syndrome ; POMS) ont menacé l'industrie ostréicole. La résistance de C. gigas au POMS a démontré qu'elle repose sur des bases génétiques. Plus récemment, il a été démontré au niveau phénotypique qu'elle repose sur une réponse transcriptomique précoce à l'infection virale. Bien que des données concernant l'implication de l'épigénétique dans la résistance au POMS soit encore rare, le rôle essentiel du transcriptome, de son niveau de base à la réponse antivirale, et l'effet de l'environnementale sur la résistance de l'huître, suggèrent collectivement que l'épigénétique peut jouer un rôle essentiel. Nous proposons ici un cadre pour étudier simultanément le rôle potentiel de la génétique et de l'épigénétique dans l'expression d'un phénotype en utilisant le modèle C.gigas/POMS en population naturelle. Nous avons développé une approche de capture d'exome pour obtenir des informations génétiques (Single Nucleotide Polymorphisms ; SNPs) et épigénétiques (méthylation de l'ADN au niveau du contexte CG; CpGs). Des populations naturelles d'huîtres avec une exposition contrastée au POMS ont été phénotypées par une infection expérimentale. Les résultats obtenus montrent que l'exome capture a permis de caractériser la variation génétique et épigénétique de plus de 65 % des exons. Nous avons montré que les populations d'huîtres sauvages exposées de manière différentielle au POMS présentent des signatures de sélections à la fois dans leur génome (SNPs) et leur épigénome (CpGs). Un grand nombre de ces SNPs et CpGs étaient situés dans des gènes codant pour des protéines impliqué dans la réponse immunitaire. Ces résultats confirment que les populations hôte s confrontées à l'émergence de pathogènes peuvent s'appuyer sur la variation génétique et épigénétique pour s'adapter rapidement aux maladies émergentes. Si notre étude confirme le rôle essentiel joué par la séquence d'ADN, elle montre également que d'autres mécanismes peuvent interagir avec cette séquence pour coder un phénotype résistant ; cependant ils peuvent aussi être indépendants de cette séquence et participer à l'expression de la résistance. Ces résultats confirment que des approches plus holistiques de la résistance des populations hôtes doivent être envisagées pour avoir accès à la plupart des mécanismes en jeu. Par ailleurs ils démontrent également que la sélection assistée par l'épigénétique serait un moyen d'aider l'industrie de la sélection sans effet sur la séquence d'ADN.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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