Depuis l’aube du champ, il a été un objectif premier en génétique de comprendre la base mécaniste de la variation entre les individus sauvages. Comme nous cartographions les loci sous-jacents à un trait d’intérêt, les gènes émergents peuvent être d’une utilisation immédiate comme cibles pour le diagnostic et les médicaments, et peuvent faire la lumière sur les principes de l’évolution. La norme de l’industrie à cette fin est de tester une relation entre le génotype et le phénotype à travers une population par le biais de liaison ou d’association¹. Aussi puissantes que soient ces approches, elles ont une limitation clé : elles reposent sur de grands panneaux de descendance recombinante provenant de croisements entre individus interfertiles. Ils ne sont d’aucune utilité dans l’étude des espèces qui ne peuvent pas s’accoupler pour former la progéniture en premier lieu. En tant que tel, le champ a eu peu de capacité pour la dissection impartiale des différences de trait entre les espèces isolées sur le volet reproducteur².

Dans ce travail, nous rapportons les fondements techniques d’une nouvelle méthode, RH-seq³, pour des études à l’échelle du génome de la base génétique de la variation des caractères entre les espèces. Cette approche est une version massivement parallèle du test de l’hémizygote réciproque^4,5, qui a d’abord été conçu comme un moyen d’évaluer les effets phénotypiques des différences alléliques entre deux milieux génétiquement distincts à un locus particulier (figure 1A). Dans ce schéma, les deux individus divergents sont d’abord accouplés pour former un hybride, dont la moitié du génome provient de chacun des parents respectifs. Dans cet arrière-plan, plusieurs souches sont générées, chacune contenant une copie interrompue ou supprimée de l’allèle du locus de chaque parent. Ces souches sont hémizygotes puisqu’elles restent diploïdes partout dans le génome, sauf au lieu d’intérêt, où elles sont considérées comme haploïdes, et sont qualifiées de réciproques puisque chacun n’a pas l’allèle d’un seul parent, son allèle restant étant dérivé de la autre parent. En comparant les phénotypes de ces souches réciproques d’hémizygote, on peut conclure si les variantes de séquence séquencédes d’ADN au locus manipulé contribuent au trait d’intérêt, puisque les variantes au locus sont la seule différence génétique entre les souches hemizygote. De cette façon, il est possible de lier les différences génétiques entre les espèces à une différence phénotypique entre elles dans une configuration expérimentale bien contrôlée. Jusqu’à présent, les applications de ce test ont été dans un cadre candidat-gène, c’est-à-dire, les cas dans lesquels l’hypothèse est déjà en main que la variation naturelle à un locus candidat pourrait avoir un impact sur un trait.

Dans ce qui suit, nous énoncons le protocole pour un écran d’hémizygosity réciproque à l’échelle du génome, en utilisant la levure comme un système modèle. Notre méthode crée un complément génomique de mutants hemizygote, en générant des hybrides F1 viables et stériles entre les espèces et en les soumettant à la mutagénèse transposon. Nous regroupez les hémizygotes, mesurons leurs phénotypes dans des analyses basées sur le séquençage et testons les différences de fréquence entre les clones de la piscine portant les allèles des deux parents d’un gène donné. Le résultat est un catalogue de loci à laquelle les variantes entre les espèces influencent le trait d’intérêt. Nous mettons en œuvre le flux de travail RH-seq pour élucider la base génétique des différences de thermotolérance entre deux espèces de levures en herbe, Saccharomyces cerevisiae et S. paradoxus, qui a divergé il y a 5 millions d’années⁶.