Il y a beaucoup d’épistasie :

Passer du génotype au phénotype Modèle additif - modèle non épistatique de référence Modèle multiplicatif (Dillmann & Foulley, 1998) - réponse à la sélection accélérée - très sensible à la dérive génétique Modèle métabolique (Bost, Dillmann & de Vienne, 1999) Bases biochimiques de - la distribution en « L » des effets des QTL - la dominance et l ’heterosis

Les flux métaboliques comme modèles de caractères quantitatifs

chémostat d’Escherichia coli Flux métaboliques et valeur sélective Dean et al, 1989 J vcroissance Il existe une relation linéaire entre le flux de lactose et la vitesse de croissance en chémostat d’Escherichia coli

Réseau de voies métaboliques dans une cellule

Modèle d’étude : la glycolyse chez la levure

La théorie du contrôle métabolique Ej Ej+1 En Sn Sj+1 … S2 S1 Sn+1 En-1 Flux = d[Sn+1] / dt Flux à l’état stationnaire : v1 = v2 = … = vj = … = vn = J K : constantes d’équilibres, S1, Sn+1 Qj : quantité de l’enzyme j Aj : paramètres cinétiques de l’enzyme J K j Q A = å 1 Kacser and Burns, 1973 Heinrich and Rappoport, 1974

Quantification des enzymes de la glycolyse chez la levure Thèse Julie Fievet

Nombre de molécules par cellule Qj n Fievet, Dillmann, Negroni, Davanture, Lagniel, Labarre & de Vienne, in prep. Paramètres cinétiques Aj Log(nb moles S/mn/mg enzyme) Teusink et al, 2001

å Q = Qtot Variabilité génétique des quantités d’enzymes Quantité moyenne Max /Min Phosphoglycerate mutase 3,1 1.6 L-ascorbate peroxidase 10,1 3 OSR40 (LEA) 3,2 3.1 Ferritin 3.6 ABA/ripening protein 15,1 3.9 Initiation factor IEF-5A 2,9 5.9 Glutathione S-transferase III 5 7.5 Caffeate OMT 1,7 10.4 Glutathione S-transferase III (isoforme) 21 ns Cinnamyl alcohol dehydrogenase 3,6 Methionine adenosyl transferase 1,2 Quantité totale de protéines allouées à une chaîne métabolique j å Q = Qtot

Contraintes sur la quantité totale de protéines Absence = 0<Qtot< Présence = Qtot = cste Absence Co-régulation de l’expression Présence

Implications sélectives de la contrainte : Gabriel, Dillmann, Fievet, Bost, de Vienne, in prep Implications sélectives de la contrainte : assymétrie des coefficients de sélection Flux Jm(+) Jw Jm(-) La sélection est plus efficace pour éliminer une mutation défavorable que pour fixer une mutation favorable Proportion de l’enzyme δ -δ

Implications sélectives de la contrainte contre-sélection des concentrations extrêmes Flux Jm(-x) Jm(+x) La sélection est plus efficace pour diminuer la quantité d’une enzyme en excès que pour augmenter la quantité d’une enzyme en déficit Jw + 10% - 10% Proportion de l’enzyme

Les flux métaboliques comme modèle d’épistasie Modèle biochimique permettant de relier les gènes (les enzymes) au phénotype et d’expliquer les interactions entre allèles : dominance (heterosis) épistasie (antagoniste, synergique, moins qu’additive, A*D,…..) Modèle épistatique : les coefficients de sélection qui s’appliquent sur une enzyme varient en fonction du contexte génétique et du sens de la sélection Modèle de référence permettant de combiner des approches théoriques et expérimentales