The interplay between recombination hotspots, GC-biased gene conversion and natural selection
Interactions entre les points chauds de recombinaison, la conversion génique biaisée vers GC et la sélection naturelle
Résumé
GC-biased gene conversion (gBGC) is a genetic mechanism associated with recombination that skews the segregation ratio of AT:GC polymorphisms in the gametes of heterozygotes. Since its discovery in the 1980s, much effort has been devoted to describing how this process affects base composition, rate of evolution and fitness of many eukaryotes, particularly humans. In particular, gBGC has been shown to be the major driver of variation in GC content along the human genome. In addition, it induces the fixation of GC alleles independently of their effect on fitness and can therefore cause a significant deleterious burden. However, the discovery of gBGC is relatively recent and our understanding of its role in genome evolution is still in its infancy. In this thesis, I first characterised the dynamics of gBGC both across genomes and across lineages. I showed that in mammals, there are some hotspots of gBGC in the genome that are evolutionary stable and therefore largely shared between species. I then showed that these stable hotspots can be subject to positive selection when they disappear, which can confound tests of adaptive evolution. Finally, I showed that the levels of gBGC currently found in eukaryotes can be positively selected for, despite inducing a substantial burden at the population level. Overall, this thesis provides novel insights into the dynamics of recombination landscapes, selection and the drivers of gBGC evolution.
La conversion génique biaisée vers GC (gBGC) est un mécanisme génétique associé à la recombinaison qui biaise la répartition des polymorphismes AT:GC dans les gamètes des hétérozygotes. Depuis sa découverte dans les années 1980, de nombreux efforts ont été consacrés à décrire la manière dont ce processus affecte la composition en bases, le taux d'évolution et la fitness de nombreux eucaryotes, en particulier de l'humain. Notamment, il a été démontré que la gBGC est le principal moteur de la variation du contenu en GC le long du génome humain. En outre, il induit la fixation d'allèles G ou C indépendamment de leur effet sur la fitness et peut donc avoir un effet délétère important. Cependant, la découverte de la gBGC est relativement récente et notre compréhension de son rôle dans l'évolution du génome n'en est qu'à ses débuts. Dans cette thèse, j'ai d'abord caractérisé la dynamique de la gBGC à la fois à travers les génomes et à travers les lignées de mammifères. J'ai montré que chez les mammifères, il existe des points chauds de gBGC dans le génome qui sont stables au cours de l'évolution et donc largement partagés entre espèces. J'ai ensuite montré que ces points chauds stables peuvent faire l'objet d'une sélection positive lorsqu'ils disparaissent, ce qui peut fausser les tests d'évolution adaptative. Enfin, j'ai montré que les niveaux de gBGC que l'on observe actuellement chez les eucaryotes peuvent faire l'objet d'une sélection positive, bien qu'ils induisent un fardeau substantiel au niveau de la population. Dans l'ensemble, cette thèse apporte un éclairage nouveau sur la dynamique des paysages de recombinaison, la sélection et les moteurs de l'évolution de la gBGC.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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