Title : Molecular mechanisms implicated in the regulation of the number and distribution of meiotic crossovers across eukaryotes
Abstract : Meiotic recombination is a major driver of genome evolution, and understanding how crossover (CO) number and distribution are controlled is essential to explain patterns of genetic diversity and genome architecture across eukaryotes. Meiotic COs are essential to ensure balanced chromosome segregation and to generate genetic diversity, yet their number and spatial distribution are tightly controlled across eukaryotes. In this manuscript, I synthesize my contributions to understanding the molecular forces underlying CO patterning, from DNA double-strand break (DSB) formation to repair pathway choice and CO interference. Using Arabidopsis thaliana, I identified multiple, genetically separable pathways that limit excess crossover for- mation and enabling strategies to enhance meiotic recombination in plants. In Caenorhabditis elegans, I characterized how a conserved complex couples DSB formation to error-free DNA repair, thereby ensuring genome stability. Building on these mechanistic studies, I investigated how crossover interference emerges from chromosome-axis and synaptonemal complex properties, combining genetics, genomics and cytological analyses in the filamentous fungus Sordaria macrospora. I further explored how polymorphism densityre shapes local recombination rates in A. thaliana, how recombination is suppressed around sex-determining loci, and how epigenetic mechanisms, including RNAi, DNA methylation and histone modifications, sculpt DSB and CO landscapes in plants and fungi. Collectively, these works converge toward an integrated, multiscale view of how sequence divergence, chromosome architecture, and repair machineries cooperate to position COs, providing mechanistic foundations for manipulating recombination in plant breeding and for understanding the evolution of recombination landscapes across eukaryotes.
Titre : Mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation du nombre et de la distribution des crossovers méiotiques chez les eucaryotes
Résumé : La recombinaison méiotique est un moteur majeur de l’évolution des génomes, et comprendre comment le nombre et la distribution des crossovers (CO) sont contrôlés est essentiel pour expliquer les profils de diversité génétique et l’architecture des génomes chez les eucaryotes. Les CO méiotiques sont indispensables pour assurer une ségrégation chromosomique équilibrée et générer de la diversité génétique, mais leur nombre et leur distribution spatiale sont néanmoins finement régulés à travers les eucaryotes. Dans ce manuscrit, je synthétise mes contributions à la compréhension des forces moléculaires qui sous-tendent le profilage des CO, depuis la formation des cassures double brin (DSB) de l’ADN jusqu’au choix des voies de réparation et aux phénomènes d’interférence. En utilisant Arabidopsis thaliana, j’ai identifié plusieurs voies, génétiquement séparables, qui limitent la formation excessive de crossovers et ouvrent la voie à des stratégies visant à augmenter la recombinaison méiotique chez les plantes. Chez Caenorhabditis elegans, j’ai caractérisé la manière dont un complexe conservé couple la formation des DSB à une réparation fidèle de l’ADN, garantissant ainsi la stabilité du génome. En m’appuyant sur ces études mécanistiques, j’ai étudié comment l’interférence de CO émerge des propriétés de l’axe chromosomique et du complexe synaptonémal, en combinant génétique, génomique et analyses cytologiques chez le champignon filamenteux Sordaria macrospora. J’ai également exploré comment la densité de polymorphismes remodèle les taux de recombinaison locaux chez Arabidopsis, comment la recombinaison est supprimée autour des loci de détermination du sexe, et comment des mécanismes épigénétiques, incluant l’ARN interférent, la méthylation de l’ADN et les modifications d’histones, sculptent les paysages de DSB et de CO chez les plantes et les champignons. Collectivement, ces travaux convergent vers une vision intégrée et multi-échelle de la manière dont la divergence de séquence, l’architecture chromosomique et les machineries de réparation coopèrent pour positionner les CO, fournissant ainsi des bases mécanistiques à la manipulation de la recombinaison en sélection végétale et à la compréhension de l’évolution des paysages de recombinaison à travers les eucaryotes.