L’évolution de la recombinaison et des structures génomiques : une approche par modélisation

Meiotic recombination plays several critical roles in molecular evolution. First, recombina- tion represents a key step in the production and transmission of gametes during meiosis. Second, recombination facilitates the impact of natural selection by shuffling genomic sequences. Furthermore, the action of certain repair mechanisms during recombination affects the frequencies of alleles in populations via biased gene conversion. Lately, the numerous advancements in the study of recombination have unraveled the complexity of this process regarding both its mechanisms and evolution. The main aim of this thesis is to analyze the relationships between the different causes, characteristics, and effects of recombination from an evolutionary perspective. First, we developed a model based on the control mechanisms of meiosis and inter-crossover interference. We further used this model to compare the recombination strategies in multiple vertebrates and invertebrates, as well as between sexes. Second, we studied the impact of the sex-specific localization of recombination hotspots on the evolution of the GC content for several vertebrates. Last, we built a population genetics model to analyze the impact of recombination on the frequency of deleterious mutation in the human population.La recombinaison m ́eiotique joue un double rˆole de moteur ́evolutif en participant 'a la cr ́eation d'une diversit ́e g ́en ́etique soumise 'a la s ́election naturelle et de contrˆole dans la fabrication des gam'etes lors de la m ́eiose. De plus, en association avec certains m ́ecanismes de r ́eparation, la recombinaison, au travers de la conversion g ́enique biais ́ee manipule les fr ́equences all ́eliques au sein des populations. Les connaissances sur le fonctionnement mˆeme des ce processus ont consid ́erablement augment ́ees ces derni'eres ann ́ees faisant d ́ecouvrir un processus complexe, autant dans son fonctionnement que dans son ́evolution. Le th'eme g ́en ́eral de la th'ese est l'analyse, dans un contexte ́evolutif, des relations entre les diff ́erent roˆles et caract ́eristiques fonctionnelles de la recombinaison. Un mod'ele de la recombinaison prenant en compte des contraintes li ́ees au controˆle de la m ́eiose et le ph ́enom'ene d'interf ́erence a permis une comparaison entre esp'eces au sein des vert ́ebr ́es et des invert ́ebr ́es de mˆeme qu'un comparaison entre sexes. Par ailleurs, nous avons montr ́e l'impact de la localisation sp ́ecifique aux sexes des points chauds de recombinaison sur l' ́evolution du contenu en GC des g ́enomes de plusieurs vert ́ebr ́es. Finalement, nous proposons un mod'ele a' l' ́echelle de la g ́en ́etique des populations, permettant d'analyser l'impact de la recombinaison sur la fr ́equences de mutations d ́el ́et'eres dans les populations humaines. Cette th'ese, nous l'esp ́erons, apportera sa pierre 'a l' ́etude interdisciplinaire de la recombinaison, a' la fois au sein de la biologie et par ses relations au travers de la mod ́elisation avec l'informatique et les math ́ematiques