Duplications dans le génome de Saccharomyces cerevisiae: sélections, caractérisation et mécanismes

La duplication des séquences d'ADN contribue à la plasticité des génomes et représente un des moteurs de l'évolution. Ces dernières années, le séquençage systématique de plusieurs organismes a montré l'importance quantitative des régions dupliquées au sein des génomes. Cependant, l'analyse de ces séquences n'a pas permis d'élucider les mécanismes impliqués dans la genèse de tels événements. Au laboratoire, un système expérimental basé sur l'utilisation de l'allèle mutant du gène URA2 a permis de sélectionner positivement des duplications d'ADN chez S. cerevisiae. Afin de caractériser les duplications et de comprendre les mécanismes impliqués, une analyse moléculaire fine de 2 collections de révertants (haploïdes et diploïdes) porteurs d'une duplication a été réalisée. L'analyse des révertants haploïdes a permis de mettre en évidence deux processus par lesquels une séquence d'ADN peut se dupliquer: la duplication génique et la duplication segmentale. Les duplications géniques sont issues d'un processus de rétroposition c'est-à-dire de la formation d'un ADNc suite à la transcription inverse de l'ARNm correspondant suivie de son intégration dans le génome. Les duplications segmentales sont des régions dupliquées en tandem direct de taille comprise entre 5 et 90 kb. Le mécanisme impliqué dans leur formation correspond probablement à une erreur lors de la réplication. L'analyse des révertants diploïdes a permis de mettre en évidence deux autres moyens par lesquels une séquence d'ADN peut se dupliquer: l'aneuploïdie et la translocation non-réciproque. Ces deux types de remaniements conduisent à la formation d'un chromosome chimère obtenu probablement par un mécanisme de type BIR (break-induced replication). Cette étude apporte une preuve expérimentale sur la pluralité des moyens et des mécanismes permettant à une même séquence de se dupliquer. De plus, elle souligne l'importance de la ploïdie dans la sélection de tels remaniements. The duplication of DNA sequences contributes to genomic plasticity and is known to be one of the key factors responsible for evolution. Recent genomic sequence data provide substantial evidence for the abundance of duplicated genes in all organisms surveyed. However, the mechanisms underlying these events have not yet been completely elucidated. In this study, using a positive selection screen based on a particular allele of the URA2 gene, duplication events were selected in the yeast Saccharomyces cerevisiae. In order to characterize and understand the mechanism implicated, a molecular analyse of two collections of revertants (haploid and diploid) was performed. The analyze of the haploid revertants reveale two different ways in which duplicate gene can arise: single gene duplication and segmental duplication. Important features show that single gene duplication result from retroposition that means from the reverse transcription of the corresponding mRNA and the subsequent integration of the cDNA in the genome. The segmental duplication correspond to direct tandem duplicated region ranging from 5 to 90 kb in size. A replication error mechanism could explain the formation of such duplication events. The analyze of the diploid revertants revealed two other ways to duplicate a chromosomal region: aneuploidy and non-reciprocal translocation. These two types of events chimeric generate the formation of a chromosome which is probably obtained by a BIR process. The genomic rearrangements described constitute an experimental evidence that spontaneous duplications of a peculiar gene can occur in S. cerevisiae by a multiplicity of ways