Depuis sa domestication, le maïs a connu une expansion rapide sur le continent américain suivie d’une introduction en Europe à la fin du XVème siècle. Ces mouvements démographiques sont des marqueurs des “échanges” historiques entre les populations humaines. Ainsi, le maïs s’est adapté à une variété de climats et aux besoins de consommation. Afin d’étudier cette histoire, de préciser les contributions des maïs américains aux maïs européens, et de comprendre les bases génétiques du succès évolutif de cette espèce, nous avons séquencé 67 lignées de premier cycle des principales sources européennes et de leurs potentiels contributeurs américain.
 
À partir de ces données de génomes complets, nous avons développé une méthodologie qui prend en compte les spécificités du génome du maïs – un génome récemment dupliqué et constitué de 85 % d’éléments transposables – pour identifier plus de 22 millions de polymorphismes nucléotidiques avec un taux d’hétérozygotie résiduelle des lignées variant entre 1 et 5 %. A partir des données génomiques, nous montrons une structure génétique constitué de 5 groupes distincts et deux introductions indépendantes en Europe. De façon intéressante, les maïs adaptés aux moyennes latitudes dans les deux continents proviennent d'événements d'amixture entre des groupes distincts. Les introductions européennes ont laissé des traces modérées dans les génomes, avec une perte de diversité significative dans notre échantillon européen et un déficit de variants à faible fréquence.
 
 Nous avons combiné deux approches, une de détection de sélection différentielle et une autre d'association entre fréquences alléliques et latitude/longitude pour identifier des régions qui ont contribué à l’adaptation du maïs à des environnements différents. Par ailleurs, nous avons utilisé des réseaux de gènes pour détecter la sélection différentielle à l'échelle de ces réseaux.
 
Nos résultats révèlent des gènes/réseaux impliqués dans la date de floraison, la tolérance à la sécheresse au froid, la défense contre les pathogènes ainsi que les propriétés de l'amidon. Nous décrivons également les patrons d'hétérozygotie le long du génome grâce à une approche originale de segmentation. Nous mettons en évidence 6978 ayant une hétérozygotie plus élevée qu'attendue et montrons que la sélection contre la dépression de consanguinité (maintien d'associations en répulsion) et dans une moindre mesure les variants structuraux, contribuent aux patrons observés.  

Contact : Mathieu Thomas
UMR Agap / DDSE