Study of a clade of retrotransposon Copia : The GalEa, in eukaryotic genomes

Abstract

Les éléments transposables jouent un rôle majeur dans l’évolution des génomes eucaryotes. La connaissance de la distribution des éléments transposables entre différentes espèces au sein d’un même taxon est une condition essentielle pour étudier leur dynamique et mieux comprendre leur rôle dans l'évolution des espèces. Compte tenu de leur abondance, de leur diversité spécifique et de milieu de vie, les crustacés sont un excellent modèle pour étudier la génomique comparative des rétrotransposons. C’est notamment chez les Galathées qu’a été défini le clade GalEa des éléments de la superfamille des Copia. Nous avons étudié la distribution de deux superfamilles de rétrotransposons à LTR bien connus: les Gypsy et les Copia, au sein des crustacés. En combinant des PCRs avec amorces dégénérées et des analyses in silico, nous avons identifié 35 familles de rétrotransposons Copia et 46 familles de rétrotransposons Gypsy dans respectivement 15 et 18 espèces de crustacés (principalement des malacostracés : crabes, crevettes, krill...). Ces éléments présentent une distribution et une diversité différentes au sein des crustacés. Les éléments Gypsy apparaissent relativement fréquents et diversifiés dans toutes les espèces. A l’inverse, les éléments Copia semblent rares, donc difficilement détectables, et sont largement dominés par les éléments du clade GalEa. Ces résultats suggèrent deux stratégies différentes de dynamique pour les rétrotransposons Gypsy (théorie de la Reine Rouge) et les rétrotransposons GalEa (‘domino days spreading’ branching process). De plus, les éléments GalEa présentent un grand succès évolutif en étant largement distribués dans de nombreuses branches de métazoaires. Ils sont aussi présents chez quelques algues rouges et nous en avons également détecté chez des Fungi. Profitant des nombreuses données génomiques disponibles, nous avons donc étudié la distribution des éléments GalEa de Fungi, dans le but de comparer celle-ci aux résultats obtenus chez les crustacés. En fait, ils n’apparaissent qu’au sein d’un grand embranchement d’ascomycètes, les Pezizomycotina, et ils forment un groupe monophylétique au sein des GalEa. Enfin, chez les Fungi, les éléments GalEa ne sont pas majoritaire parmi les rétrotransposons Copia. Nous avons donc initié une nouvelle étude chez les mollusques, afin de définir si les résultats obtenus chez les crustacés sont une caractéristique des éléments GalEa, des malacostracés ou des métazoaires.Transposable elements play a major role in the evolution of eukaryotic genomes. Knowing the distribution of transposable elements between different species within the same taxon is essential to study their dynamics and to better understand their role in the evolution of species. Given their abundance, species diversity and living environment, crustaceans are an excellent model for studying comparative genomics of retrotransposons. It is notably in the squat lobsters that the GalEa clade of Superfamily Copia was defined. We studied the distribution of two well-known LTR retrotransposons superfamilies: Gypsy and Copia, in crustaceans. By combining PCRs with degenerate primers and in silico analysis, we identified 35 families of Copia retrotransposons and 46 families of Gypsy retrotransposons in 15 and 18 species of crustaceans (mainly Malacostraca: crabs, shrimp, krill ...). These elements have different distribution and diversity in crustaceans. Gypsy elements appear relatively commonly and diverse in all species. Conversely, the Copia elements seem rare, and consequently more difficult to detect, and are largely dominated by the elements of the clade GalEa. These results suggest two different dynamic strategies for retrotransposons Gypsy (the Red Queen theory) and retrotransposons GalEa (‘domino days spreading’ branching process). In addition, GalEa elements present a great evolutionary success being widely distributed in many branches of metazoans. They are also present in certain red algae and we have also detected them in Fungi. Taking advantage of the large amount of available genomic data, we have studied the distribution of GalEa elements of Fungi, in order to compare it with the results obtained in crustaceans. In fact, they appear only in a large phylum of Ascomycetes, in Pezizomycotina, and they form a monophyletic group within the GalEa. Finally, in the Fungi, the GalEa elements are not majority among Copia retrotransposons. We have therefore initiated a new study in molluscs, to define if the results obtained in crustaceans are a feature of GalEa elements, Malacostraca or metazoans