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• W2894836023 abstract "Etant donnees la complexite et la redondance des reseaux de genes influencant de nombreux phenotypes, l'etude des rares cas d'un locus unique ayant des effets importants sur de nombreux phenotypes peut fournir des informations cruciales sur l'evolution des traits complexes. Nous avons sequence le genome de la fourmi de feu Solenopsis invicta pour etudier comment l'expression des genes determine les effets majeurs et etendus de deux loci uniques sur le phenotype. Le premier locus concerne la determination du sexe par le modele des alleles complementaires. Ce locus est connu pour determiner le sexe chez tous les hymenopteres mais n'a ete caracterise que chez les abeilles. Les heterozygotes pour ce locus se developpent en reines diploides (ou ouvrieres steriles) alors que les homozygotes se developpent en mâles diploides incapables de produire du sperme et les hemizygotes en mâles haploides fertiles. Nous avons compare l'expression des genes entre les reines et les deux types de mâles au stade pupe, ainsi que 1 et 11 jours apres l'emergence. Nous avons trouve un changement prononce de l'expression des genes chez les mâles diploides, passant de tres proche de celle des reines au stade pupe a identique aux mâles haploides 11 jours apres l'emergence. Cela signifie que les mâles diploides sont condamnes a etre steriles parce que les effets apres emergence du locus de determination du sexe ne per¬mettent pas d'effacer les effets de la ploidie sur l'expression des genes pendant le stade pupe, quand la spermatogenese prend place. Le second locus aux effets majeurs que nous avons etudie est le supergene dit beard, qui consiste en 616 genes couvrant 55% d'un chromosome (13 Mb) et est caracterise par une absence de recombinaison entre les deux variants du supergene : Social B et Social b (SB et Sb). Au travers de l'effet beard, par lequel les ouvrieres avec le supergene Sb discriminent favorablement les reines qui partagent ce supergene de facon perceptible, le genotype des reines fondatrices au niveau de ce supergene determine l'organisation de la colonie : soit elle contient une seule reine SB/SB, soit plusieurs reines SB/Sb. Nous avons montre que le chromosome Sb a evolue comme le chromosome Y, accumulant probablement des alleles favorables dans des colonies avec plusieurs reines mais defavorables dans des colonies avec une seule reine (cf. genes sexuellement antagonistes), ainsi que des transposons et des sequences repeti¬tives. Nous avons egalement montre que le polymorphisme du supergene cause de grandes differences d'expression chez les ouvrieres et particulierement les reines mais pas chez les mâles. Pour comprendre comment le polymorphisme du supergene chez les reines peut affecter l'organisation de la colonie, nous avons compare l'expression entre les genotypes SB/SB et SB/Sb chez des reines vierges (1 et 11 jours) et des reines matures. Nous avons montre que les reines SB/SB sur-regulent des genes impliques dans la reproduction, expli-quant pourquoi elle grandissent plus rapidement et peuvent fonder des colonies de facon independante, tandis que les reines SB/Sb (qui ne peuvent fonder une nouvelle colonie) sur-regulent des genes de signalement chimique qui affectent l'organisation des colonies par l'effet beard.-Given the complexity and redundancy of the gene networks that underlie many pheno- types, the study of rare cases of a single locus having major effects on many phenotypes can give powerful insights into the evolution of complex traits. We sequenced the genome of Solenopsis invicta fire ants to study how gene expression mediates the widespread major effects of two single loci on phenotype. The first is the complementary sex-determining locus, which is known to exist in most Hymenoptera despite being characterized only for honeybees. Heterozygotes at this locus become diploid queens (or sterile workers), homozy¬gotes become aspermic diploid males, and hemizygotes become fertile haploid males. We compared gene expression between queens and both types of males in pupae and 1 and 11 days after eclosion. We found a pronounced shift in gene expression in diploid males, from being nearly identical to queens as pupae to identical to haploid males 11 days after eclosion. This means that diploid males are condemned to sterility because the overriding effects of the sex locus after eclosion cannot undo the ploidy effects on expression during the pupal stage, when spermatogenesis must be completed. The second locus with major ef¬fects that we studied was the so-called supergene, which consists of 616 genes encompassing 55% of one chromosome (13 Mb), without recombination between the two variants Social B and Social b (SB and Sb) supergene. Through the green beard effect, i.e. workers with the Sb supergene discriminating in favor of queens who perceptibly share this supergene, the founding queen's genotype at the supergene determines colony organi¬zation: either headed by a single SB/SB queen or many SB/Sb queens. We show that the Sb chromosome evolved like a Y-chromosome, probably accumulating alleles beneficial in multi-queen colonies but disadvantageous in single-queen colonies (cf. sexually antagonistic genes), as well as transposons and repetitive sequences. We also show that the polymor¬phism of the supergene causes widespread expression differences in workers and especially queens but not in males. To understand how the polymorphism at the supergene in queen can transform colony organization, we compared the expression between SB/SB and SB/Sb virgin queens (1 and 11 days) and mother queens. We show that SB/SB queens up-regulate genes involved in reproduction, explaining why they mature faster and can found colonies independently, while SB/Sb queens (which cannot found colonies) up-regulate chemical signaling genes that can transform colonies through the green beard effect." @default.
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