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Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 2824 (2023) Citer cet article

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Pour étudier comment la variation allélique naturelle explique la variation quantitative du système de développement, nous avons caractérisé les différences naturelles dans l'activité de niche des cellules souches germinales, mesurées en tant que taille de la zone progénitrice (PZ), entre deux isolats de Caenorhabditis elegans. La cartographie de liaison a donné des locus candidats sur les chromosomes II et V, et nous avons constaté que l'isolat avec une taille de PZ plus petite héberge une délétion du promoteur de 148 pb dans le ligand Notch, lag-2/Delta, un signal central favorisant le destin des cellules souches germinales. Comme prévu, l'introduction de cette délétion dans l'isolat avec une grande PZ a entraîné une taille de PZ plus petite. De manière inattendue, la restauration de la séquence ancestrale supprimée dans l'isolat avec une PZ plus petite n'a pas augmenté, mais a plutôt réduit davantage la taille de la PZ. Ces effets phénotypiques apparemment contradictoires s'expliquent par des interactions épistatiques entre le promoteur lag-2/Delta, le locus du chromosome II et des locus de fond supplémentaires. Ces résultats fournissent un premier aperçu de l'architecture génétique quantitative régulant un système de cellules souches animales.

Le réglage fin de la prolifération cellulaire est un aspect fondamental du développement de l'organisme et de l'homéostasie tissulaire, souvent coordonné par des niches de cellules souches. Même de petites perturbations dans l'activité de niche des cellules souches peuvent déréguler la croissance et la maintenance des tissus et provoquer des pathologies1. Disséquer les mécanismes génétiques moléculaires régulant l'activité des niches de cellules souches est donc devenu un axe majeur de la recherche biologique. Alors que les études génétiques du développement de la fonction de niche des cellules souches chez les animaux ont dévoilé les principaux mécanismes de régulation moléculaire sous-jacents, la question de savoir si et comment l'activité des systèmes de cellules souches est modulée par la variation génétique ségrégeante dans les populations naturelles reste largement inconnue. Si elle existe, comment une telle variation allélique contribue-t-elle à la variation de l'activité de niche des cellules souches ? Les gènes connus impliqués dans la signalisation de niche des cellules souches abritent-ils cette variation ? Et dans quelle mesure la variation naturelle de l'activité de niche des cellules souches peut-elle être expliquée par les effets de variants génétiques uniques à grand effet par rapport aux contributions polygéniques de variants à petit effet ? La plupart des traits quantitatifs sont complexes, impliquant une architecture polygénique, avec des variantes génétiques agissant non seulement de manière additive mais aussi de manière interactive. Une telle épistasie, également appelée interactions gène-gène (G x G), correspond à des interactions non additives entre variants alléliques à différents locus génomiques2. Une forte polygénicité et une épistasie ont été observées pour la plupart des phénotypes quantitatifs à travers des taxons divergents3,4,5,6,7,8, mais la dissection mécaniste détaillée des interactions épistatiques complexes, y compris l'épistasie d'ordre supérieur où trois loci ou plus interagissent, reste rare9,10 ,11,12,13,14,15. Bien qu'expérimentalement difficiles à caractériser, les analyses génétiques moléculaires et quantitatives suggèrent également que des interactions épistatiques généralisées sous-tendent les phénotypes développementaux15,16,17,18,19,20,21,22,23,24. Pourtant, jusqu'à présent, il n'y a aucune information sur la façon dont les interactions entre les allèles naturels provoquent une variation quantitative dans les systèmes de cellules souches animales.

Les systèmes de cellules souches germinales (GSC) sont fondamentaux pour le développement et la reproduction des métazoaires, en maintenant les populations de cellules germinales immortelles dans un état indifférencié et en intégrant des signaux génétiques et environnementaux pour ajuster la production de progéniteurs de cellules germinales1,25,26. La recherche génétique et les études comparatives evo-devo ont découvert une diversité de systèmes GSC à travers des taxons éloignés27,28,29, mais on ne sait pas actuellement si les activités de ces systèmes montrent une variation quantitative dans les populations naturelles de la même espèce. L'analyse génétique génomique et développementale d'espèces étroitement apparentées (par exemple, au sein du genre Drosophila ou du genre nématode Caenorhabditis) indique que les principales caractéristiques, telles que les principales voies de signalisation moléculaire et les interactions cellule-cellule, de la niche GSC sont largement conservées au sein des genres30, 31,32,33,34. Néanmoins, des études génétiques de population chez la drosophile montrent que les gènes centraux de la GSC peuvent héberger des niveaux étonnamment élevés de variation allélique, même au sein des espèces, ce qui suggère que ces gènes évoluent rapidement et souvent en raison d'une sélection positive35,36,37. Par conséquent, malgré leur importance dans un processus de développement fondamental, les gènes régulateurs des niches GSC ne semblent pas être évolutivement contraints. Ce qui reste flou, c'est comment la variation allélique naturelle observée se traduit en variation phénotypique, telle que l'activité de niche de la CGC.

Pour étudier la base génétique de la variation quantitative naturelle de l'activité de niche GSC, nous utilisons le système GSC chez C. elegans, qui a servi de système in vivo simple pour étudier la fonction de niche des cellules souches, impliquant un ensemble de voies de signalisation moléculaire bien définies25 ,38,39. La lignée germinale hermaphrodite de C. elegans se compose de deux bras symétriques avec des zones progénitrices de cellules germinales distales (PZ), également appelées zones mitotiques ou prolifératives, qui incluent les cellules souches, ainsi que des cellules progénitrices en mitose et en phase méiotique S (Fig. 1a) . Les cellules germinales se différencient en progéniteurs de gamètes à travers les stades méiotiques à mesure qu'elles progressent vers l'extrémité proximale du bras (Fig. 1a, b)25,38. Les principaux signaux de régulation sont exprimés par la Distal Tip Cell (DTC), une cellule gonadique somatique qui coiffe et entre en contact avec les cellules de la PZ (Fig. 1a). Ces signaux sont les ligands Delta/Serrate/LAG-2 (famille DSL), LAG-2 et APX-1, qui activent les récepteurs Notch (GLP-1) dans les cellules germinales distales, favorisant le destin des cellules souches et inhibant l'entrée dans la méiose40 ,41,42,43,44,45,46. La DTC constitue ainsi une niche de cellules souches25. La signalisation GLP-1/Notch est nécessaire et suffisante pour le maintien du pool de cellules souches germinales25,39. Les cellules germinales entrent progressivement en méiose lorsqu'elles se déplacent de manière proximale et perdent le contact avec le DTC. Ceci est contrôlé par un réseau de protéines régulatrices de l'ARN, y compris les protéines de liaison à l'ARN PUF (Pumilio et FBF) qui favorisent l'auto-renouvellement en aval du GLP-1/Notch et d'autres protéines régulatrices de l'ARN (GLD-1, GLD-2, SCFPROM-1 ) qui favorisent l'entrée en méiose25,38,39,47,48,49. Des signaux supplémentaires provenant des cellules de la gaine gonadique modulent davantage la prolifération et la différenciation des cellules germinales de C. elegans50,51,52,53,54,55,56. Le nombre de cellules germinales PZ est donc déterminé par l'interaction de l'activité proliférative distale et de la transition spatio-temporelle vers l'état méiotique proximal. De plus, l'activité proliférative de la lignée germinale de C. elegans est très sensible aux variations de la physiologie et de l'environnement externe, différant en réponse à la qualité et à la quantité des nutriments, à la température ou à l'environnement social25,32,57,58,59,60,61. La variation environnementale module la prolifération des GSC via des voies de signalisation métaboliques et sensorielles (par exemple, TGF-β, TOR, AMPK et insuline), qui agissent à la fois de manière dépendante et indépendante de la signalisation Delta / Notch médiée par la niche 68. Le système de cellules souches germinales de C. elegans est donc hautement plastique, capable d'affiner son activité en réponse à de subtils changements environnementaux. On ne sait pas si la variation génétique naturelle peut moduler de la même manière l'activité de ce système de cellules souches. Cependant, des rapports antérieurs suggèrent que la taille du pool de progéniteurs de la lignée germinale varie non seulement entre les différentes espèces de Caenorhabditis, mais également entre les isolats sauvages distincts de C. elegans32,69.

a La zone progénitrice germinale (ZP), située à l'extrémité distale de chaque bras gonadique, contient des cellules souches et progénitrices en division mitotique. Le pool de cellules souches germinales (GSC) est maintenu par la signalisation Delta/Notch par la cellule somatique de pointe distale (DTC), qui enveloppe les cellules PZ distales. Les ligands Delta/Serrate/LAG-2 (famille DSL), LAG-2 et APX-1, activent Notch (GLP-1) dans les cellules germinales pour favoriser la prolifération tout en empêchant l'entrée méiotique. Les cellules germinales se différencient en progéniteurs de gamètes à travers les stades méiotiques à mesure qu'elles progressent vers l'extrémité proximale du bras. b La taille de la PZ a été utilisée comme approximation du nombre de cellules PZ. Les vers entiers colorés au DAPI ont été imagés sous épifluorescence. La limite PZ (ligne pointillée) a été identifiée comme décrit précédemment sur la base de la forme des noyaux des cellules germinales38. b' La région PZ a été coupée manuellement des autres tissus dans ImageJ. b " La région PZ a été segmentée à partir de l'arrière-plan à l'aide d'un seuil de fluorescence. La zone PZ a été mesurée en pixels. Barres d'échelle 20 μm. c La zone PZ (mise à l'échelle de la taille PZ - μm2 / 1000) mesurée de cette manière est bien corrélée avec la PZ comptée à la main nombre de cellules. Les données ont été obtenues à partir des mesures des deux isolats JU1200 et JU751 à deux stades adultes : mi-L4 + 24 h et jeune adulte + 24 h. Chaque point de données représente un individu (modèle linéaire adj R2 = 0,758, p < 2,2 E-16, n = 87) ; l'expérience a été répétée deux fois avec des résultats similaires. d Taille de la PZ (μm2/1000) chez les jeunes adultes hermaphrodites (1-10 œufs in utero) d'isolats sauvages sélectionnés de C. elegans et C. briggsae Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard dérivées d'un modèle linéaire généralisé. Les lettres minuscules indiquent des contrastes par paires significatifs (p <0,05) ajustés de Tukey : les isolats qui partagent les mêmes lettres ne présentent pas de différence significative dans la taille de la PZ Les valeurs n sur deux blocs sont indiquées au-dessus de l'axe des x. e Origine géographique des isolats sauvages examinés ; cartes produites à l'aide des packages R rnaturalearth et rnaturalearthdata v. 0.1.0112 et rgeos v. 0.5-9113. Pour les données et les résultats statistiques, voir les notes supplémentaires 1 et 2 et le fichier de données source.

Dans cette étude, nous avons cherché à quantifier et à caractériser génétiquement la variation naturelle de l'activité de niche des cellules souches germinales de C. elegans. Nous montrons que la taille de la zone progénitrice germinale (PZ) - ici, un indicateur de l'activité de niche des cellules souches germinales - diffère entre les isolats sauvages génétiquement et géographiquement distincts dans des conditions de laboratoire standard identiques. Nous avons utilisé une approche de cartographie de liaison pour identifier les régions génomiques associées à la variation naturelle de la taille des PZ, en nous concentrant sur deux isolats sauvages présentant des différences prononcées dans la taille des PZ. La cartographie génétique a révélé quatre QTL candidats, dont deux locus à effet important sur les chromosomes II et V, qui agissent de manière additive pour expliquer environ 32 % de la variation de la taille des PZ parmi les lignées de notre panel de cartographie. Nous avons découvert que la région QTL sur le chromosome V héberge une variante INDEL dans la région promotrice du ligand DSL lag-2, qui contribue de manière causale à la variation de la taille de la PZ. Cependant, nous avons également découvert que les effets phénotypiques de cette variante sont fortement modulés par des interactions épistatiques avec le QTL sur le chromosome II et d'autres loci génomiques inconnus. Pris ensemble, nos résultats indiquent que les interactions épistatiques complexes sont des contributeurs importants à la variation naturelle de l'activité de niche des cellules souches germinales et fournissent un premier aperçu de l'architecture génétique quantitative d'un système de cellules souches animales.

Dans des conditions de laboratoire standard, la zone progénitrice de la lignée germinale hermaphrodite (PZ) de la souche sauvage de référence de C. elegans (N2) contient généralement environ 250 cellules au début de l'âge adulte25. L'imagerie à travers l'ensemble de la ZP et le comptage du nombre total de cellules germinales prennent du temps et sont inefficaces pour le dépistage d'un grand nombre de souches. Pour quantifier les différences naturelles de taille de PZ entre plusieurs isolats sauvages de Caenorhabditis, nous avons d'abord développé une méthode pour approximer la taille de PZ en quantifiant la zone trans-sectionnelle de la PZ dans une seule image fluorescente d'une gonade colorée au DAPI (Fig. 1b). Les mesures PZ dérivées par cette méthode étaient bien corrélées avec les comptages individuels de noyaux PZ à partir de piles d'images à travers l'ensemble de la PZ (adj. R2 = 0, 758, p <2, 2E-16) (Fig. 1c, note complémentaire 1). Nous avons examiné plusieurs isolats sauvages de C. elegans et C. briggsae du monde entier et avons découvert une variation interspécifique et intraspécifique significative de la taille de la PZ lorsqu'elle était mesurée dans des conditions de laboratoire standard (Fig. 1d, note complémentaire 2). L'héritabilité au sens large de la taille de la PZ des jeunes adultes dans l'ensemble de données a été estimée à 28% (Note supplémentaire 2d).

Parmi les isolats sauvages examinés, JU1200 (Écosse) et JU751 (France) présentaient des différences significatives et hautement reproductibles. JU1200 présente une grande similarité génétique avec la souche de référence du laboratoire N270. En tant que jeunes hermaphrodites adultes, JU1200 présentait systématiquement plus de cellules progénitrices que JU751 (Fig. 1d). Nous avons dosé le nombre de cellules PZ dans ces deux isolats du stade larvaire tardif au stade adulte reproducteur. Alors que le nombre de cellules PZ ne différait pas au stade mi-L4, JU751 a montré un nombre de cellules PZ significativement réduit par rapport à JU1200 à deux stades du début de l'âge adulte (Fig. 2a, note complémentaire 3).

a Nombre de noyaux PZ à quatre stades de développement : larve mi-L4 (mL4), jeune adulte (YA) avec 1 à 10 œufs in utero, adulte à 24 heures après mi-L4 (mL4 + 24 h) et adulte à 24 heures post-jeune adulte (YA + 24 h). Les noyaux ont été comptés dans des piles z de gonades extrudées colorées au DAPI. Les lettres minuscules indiquent des contrastes par paires significatifs ajustés par Tukey (p <0, 05), de sorte que les groupes partageant les mêmes lettres ne sont pas significativement différents. Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard dérivées d'un modèle linéaire généralisé. Les valeurs n pour chaque souche et stade sont indiquées sous l'axe des x (JU1200=rouge, JU751=bleu) b Nombre de noyaux EdU+ (positifs) dans la PZ après une impulsion de 15 minutes d'EdU au stade mi-L4 ( ***p = 0,00005, contraste par paire ajusté de Tukey). Les valeurs n sont indiquées sous l'axe des x. Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard dérivées d'un modèle linéaire généralisé. c Images représentatives de la PZ dans des vers entiers colorés au DAPI à mL4 + 24 h. Barres d'échelle : 20 μm. d Images représentatives de la coloration EdU au stade mi-L4. Les lignes pointillées marquent la limite proximale de la ZP. Barres d'échelle : 20 μm. Les données sont présentées à partir d'un seul (sur deux) blocs expérimentaux. Pour les données et les résultats statistiques, voir les notes supplémentaires 3 et 4 et le fichier de données source.

Étant donné que la taille de la PZ peut non seulement être affectée par l'activité proliférative mais également par le taux de transition vers le destin méiotique, nous avons dosé l'activité mitotique à l'aide d'une impulsion EdU (5-éthynyl-2-désoxyuridine) de 15 minutes pour étiqueter et quantifier directement la prolifération dans la ZP avant le stade adulte. Au stade mi-L4, lorsque le nombre de cellules PZ dans JU751 et JU1200 n'était pas significativement différent (Fig. 2a), JU751 présentait un nombre significativement réduit de cellules EdU-positives, et donc une activité proliférative des cellules germinales inférieure à JU1200 (Fig. 2b, Note complémentaire 4). Les différences de prolifération des cellules germinales contribuent ainsi à la différence observée de taille de PZ entre JU751 et JU1200.

Pour caractériser l'architecture génétique sous-jacente aux différences observées de taille de PZ entre JU751 et JU1200, nous avons effectué une cartographie de liaison Quantitative Trait Locus (QTL) en utilisant des lignées consanguines recombinantes F2 existantes (RIL) dérivées de ces deux isolats (Fig. 3a, b)71. Les RIL ont été construits en autofécondant des hermaphrodites F1 à partir de croisements parentaux réciproques et en consanguinisant les lignées F2 pendant douze générations pour produire un panel de lignées homozygotes à chaque locus pour l'un des deux génotypes parentaux (Fig. 3b)71. Nous avons mesuré la taille de la PZ de jeunes hermaphrodites adultes (1 à 10 œufs in utero) dans 70 RIL et cartographié les différences phénotypiques sur une carte génétique dérivée des fréquences de recombinaison de 140 marqueurs SNP dans tout le génome (Fig. 3a, Fig. 1 supplémentaire). ). La taille de la PZ variait continuellement selon les RIL et présentait une ségrégation transgressive (c'est-à-dire des phénotypes extrêmes dépassant les phénotypes parentaux) (Fig. 3a). Nous avons donc utilisé une approche de modélisation multi-QTL en utilisant le package R, R/qtl72. Dans un premier temps, nous avons effectué une analyse QTL unique, un algorithme qui calcule la probabilité que le génotype à un seul locus puisse expliquer les données phénotypiques. Cette analyse a révélé un locus à grand effet au centre du chromosome II (QII) avec un intervalle de 1,5 LOD d'environ 7,25 Mb (Fig. 3c, ligne verte). Ensuite, nous avons utilisé un algorithme à deux QTL pour déterminer la probabilité qu'une paire de loci soit associée au phénotype. Surtout, cet algorithme ne permet pas aux lieux d'avoir des effets opposés. L'analyse à deux QTL a révélé un locus supplémentaire (QV) sur le bras gauche du chromosome V (~ 2, 6 Mb) agissant de manière additive avec le QII QTL sur le chromosome II (Fig. 3d – f). La cartographie à un seul QTL avec le QII QTL comme covariable additive a également révélé le QV QTL sur le chromosome V (Fig. 3c, ligne magenta). Une analyse supplémentaire à deux QTL, permettant spécifiquement des interactions entre des loci avec des effets opposés, a révélé deux autres QTL potentiels sur les chromosomes I (QI, ~ 1 Mb) et X (QX, ~ 2, 7 Mb) (Fig. 3g – i). Nous avons ensuite effectué une sélection de modèles multi-QTL, en utilisant ces quatre locus comme candidats. Nous avons effectué la sélection du modèle manuellement et avons également utilisé un outil de création de modèles et d'élagage fourni dans R/qtl. Cet algorithme commence naïvement ou avec un modèle spécifié, en ajoutant des locus à travers des analyses successives du génome et en attribuant à chaque modèle un score LOD pénalisé. Il élague ensuite le modèle pour obtenir la forme la plus simple avec le score LOD pénalisé le plus élevé (LOD > 0 indique que le modèle fonctionne mieux qu'un modèle avec zéro QTL). Un ensemble représentatif de tous les modèles testés, ainsi que leurs scores LOD pénalisés, sont présentés à la Fig. 3j. Nous avons utilisé les deux approches et déterminé que nos données RIL appuient mieux un modèle dans lequel QII et QV agissent de manière additive pour déterminer la taille de la PZ. Ce modèle a expliqué ~ 32% de la variation phénotypique dans les données RIL (Note complémentaire 6).

a Estimations de la taille de la PZ (corrigées) dans les RIL F2 (n = 70, analysés sur six blocs expérimentaux) et les lignées parentales, JU1200 (rouge) et JU751 (bleu) (voir la note complémentaire 5 pour plus de détails). b Génération et analyse des RIL F2. Ligne pointillée : QTL hypothétique. c Les analyses à un seul QTL identifient deux QTL (QII et QV). Lignes horizontales : seuil LOD basé sur des tests de permutation. axe des abscisses : carte génétique pour chaque chromosome. Ligne verte : résultats d'analyse naïfs. Ligne magenta : résultats d'un balayage où le marqueur M13 (pic, courbe magenta) est inclus en tant que covariable. d Résultats d'analyse à deux QTL. Moitié supérieure : scores LOD (LODa) comparant le modèle additif au modèle nul. Moitié inférieure : scores LOD comparant le modèle additif au modèle à un seul QTL (LODav1). Les scores LODav1 supérieurs au seuil (blanc, déterminé par des tests de permutation) indiquent une amélioration de l'ajustement par rapport au modèle à QTL unique. e Tracé d'interaction pour les marqueurs dans le pic du panneau D, moitié inférieure (chr V, M1 ; chr II, M14). f Emplacements et tailles approximatifs des QTL sur II et V. g Balayage à deux QTL permettant des effets opposés. Moitié supérieure : scores LOD (LODi) comparant un modèle complet à deux QTL au modèle additif. Moitié inférieure : scores LOD comparant le modèle complet (autorisant les interactions) avec le modèle à un seul QTL (LODfv1). Les scores LODi supérieurs au seuil (blanc) indiquent la preuve d'une interaction, tandis que les scores LODfv1 supérieurs au seuil indiquent une amélioration de l'ajustement par rapport au modèle à QTL unique. h Diagramme d'interaction pour les marqueurs dans le pic significatif dans la moitié supérieure du panneau G (chr I, M14 et chr X, M2). i Emplacements et tailles approximatifs des QTL candidats sur les chromosomes I et X. j Représentation de la sélection de modèles multi-QTL. Les nœuds représentent le candidat QTL (QII = chrII@35 cM, QV = chr V@0 cM, QI = chrI@23 cM, QXa = chrX@16 cM, QXb = chrX@2,5 cM) et les rayons représentent les interactions. Les scores LOD pénalisés (en dessous de chaque modèle) supérieurs à zéro indiquent de meilleures performances que le zéro global (QTL nul). Voir Méthodes, Fig. 1 supplémentaire et Note supplémentaire 6 pour plus de détails. Les axes Y des panneaux a, e et h sont mis à l'échelle en μm2/1000 (0,1008 μm2/pixel). Les données sont fournies sous forme de fichier de données source.

Pour valider l'effet du QTL du chromosome II (QII) sur la taille de la PZ, nous avons généré des lignées quasi-isogéniques (NIL). Deux RIL contenant la séquence JU751 dans QII ont été rétrocroisés pendant 10 générations avec JU1200 pour produire deux NIL contenant la séquence JU1200 dans divers segments du QTL (Fig. 4a). Deux RIL contenant la séquence JU1200 dans QII ont été rétrocroisés pendant 10 générations avec JU751 pour produire cinq NIL contenant la séquence JU1200 dans divers segments du QTL (Fig. 4b). Les NIL ont été générés en sélectionnant la présence de produits de PCR spécifiques aux parents dans la région QTL. Nous avons dosé la taille des PZ plusieurs fois dans chacun des NIL. Les NIL établis dans le contexte JU1200 ont montré des effets subtils sur la taille de la PZ, qui n'étaient pas toujours cohérents dans les essais expérimentaux (blocs). Nous avons donc analysé les résultats agrégés obtenus à partir de neuf blocs à l'aide de modèles linéaires généralisés pour tenir compte de l'effet de bloc expérimental et avons constaté que nous pouvions détecter une réduction faible mais significative de la taille de la PZ (Fig. 4c, note complémentaire 7). Les NIL dans le contexte JU751 ont montré des différences plus importantes et plus cohérentes dans la taille de la PZ, confirmant l'effet de QII sur la taille de la PZ (Fig. 4d, note complémentaire 8). De plus, les événements de recombinaison survenus au cours de la procédure de rétrocroisement nous ont permis de réduire la région QTL de 7, 25 Mb à 2, 04 Mb (Fig. 4b). La recherche de polymorphismes JU751-JU1200 dans cette région génomique réduite a permis de découvrir un total d'environ 1024 variants (y compris 196 variants potentiels à fort impact, c'est-à-dire des variants prédits par un algorithme BCSQ pour modifier probablement la fonction des gènes, par exemple, par décalage de cadre ou mutations non-sens) dans 250 gènes distincts et 10 grands INDEL70 (voir les données sources pour plus de détails). Cependant, nous n'avons identifié aucune variante candidate forte pour une analyse plus approfondie.

a Génération de raies quasi-isogéniques (NIL) dans le fond JU1200. Diagramme montrant l'intervalle QII QTL d'origine d'environ 7,25 Mb sur le chromosome II, avec la ligne verticale en pointillés indiquant l'emplacement approximatif du pic LOD. Deux RIL, RIL54 (souche NIC654) et RIL127 (souche NIC727), contenant la séquence JU751 dans QII ont été rétrocroisés pendant 10 générations avec JU1200 pour produire deux NIL (souches NIC1697 et NIC1701). Bleu : génotype JU751, rouge : génotype JU1200. b Génération de NIL en arrière-plan JU751. Diagramme montrant l'intervalle QII d'origine d'environ 7,25 Mb sur le chromosome II, avec la ligne verticale pointillée indiquant l'emplacement approximatif du pic LOD du QTL d'origine. Deux RIL, RIL128 (souche NIC728) et RIL71 (souche NIC671), contenant la séquence JU1200 dans QII ont été rétrocroisés pendant 10 générations avec JU751 pour produire cinq NIL (souches NIC1671, NIC1672, NIC1673, NIC1675 et NIC1676). Bleu : génotype JU751, rouge : génotype JU1200. c Mesures de taille de PZ dans les NIL établies dans le contexte JU1200 illustré dans le panneau a et les isolats parentaux. Les valeurs n sont affichées au-dessus de l'axe des x. Les données de neuf blocs expérimentaux ont été analysées. d Mesures de taille de PZ dans les NIL établies dans le contexte JU751 illustré dans le panneau b et les isolats parentaux. Les valeurs n sont affichées au-dessus de l'axe des x. Les données sont présentées à partir d'un seul (sur neuf) blocs expérimentaux. L'intervalle QII réduit a été déterminé en demandant si chaque NIL présentait une augmentation significative de la taille de la PZ par rapport à JU751. Tous les NIL, à l'exception de NIC1676, avaient des PZ plus grandes que JU751. Par conséquent, la région sur laquelle le segment JU1200 dans ces NIL se chevauchent a été considérée comme l'intervalle QTL réduit (2, 04 Mb). Les analyses des données présentées dans les panneaux c et d ont été effectuées sur des données brutes (zone PZ en pixels) et les axes y ont été mis à l'échelle en μm2/1000 pour la présentation (0,0504 μm2/pixel). Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard dérivées des modèles linéaires généralisés. Les valeurs de p sont dérivées des contrastes par paires ajustés de Tukey. Pour les données et les résultats statistiques, voir les notes supplémentaires 7 et 8 et le fichier de données source.

La région de 2,6 Mb de QV ne contenait que 21 variants candidats présumés (SNP et INDELS) contribuant aux différences de taille de PZ entre JU751 et JU1200. L'examen détaillé de ces variants a révélé un candidat majeur : une délétion dans JU751 en amont de la région génomique codant pour le ligand de type delta, lag-2, un régulateur primaire de la prolifération et de la différenciation des cellules germinales dans la voie Notch25,70. Nous avons nommé cette suppression lag-2(cgb1007); les génotypes avec cette délétion sont abrégés à partir de maintenant en lag-2p(-), alors que nous nous référons aux génotypes sans cette délétion en lag-2p(+). Cette délétion s'étend sur 148 pb et est située dans la région du promoteur lag-2, à 2 441 pb en amont du site d'initiation de la transcription (Fig. 5a et Fig. 2 supplémentaire). La région promotrice en amont de 3,3 kb de lag-2 contient six sites de liaison HLH-2 (boîtes E), qui sont nécessaires pour une transcription robuste de lag-2 dans le DTC30,73. La délétion lag-2 (cgb1007) contient l'un de ces sites de liaison HLH-2 conservés ainsi que la majeure partie d'une répétition poly (G) de 30 pb (Fig. 5a, Fig. 2 et 3 supplémentaires). Cette délétion pourrait expliquer la prolifération réduite des cellules germinales observée dans JU751 en raison de la transcription réduite du lag-2 via la perte d'un site de liaison spécifique pour le facteur de transcription HLH-273.

un diagramme du QV QTL (barre noire) et une région de 5 kb à l'intérieur contenant le gène lag-2 et sa séquence en amont de 3 kb. Le promoteur lag-2 bien caractérisé contient plusieurs sites de liaison de facteurs de transcription connus, dont six boîtes E HLH-2 (bleu foncé)115. JU751 a une délétion de 148 pb (rouge) chevauchant le troisième site de liaison HLH-2 et la majeure partie d'une répétition polyG de 30 pb (orange). Les emplacements de tous les éléments promoteurs et les statistiques UCSC phastCons (vert) proviennent de l'outil JBrowse de wormbase.org (version WS283)115. b La taille de la PZ (μm2/1000) chez les parents et les lignées alléliques de remplacement (ARL) au stade jeune adulte. Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard à partir d'un modèle linéaire généralisé. Les valeurs n sur deux blocs sont affichées au-dessus de l'axe des x. L'analyse a été effectuée sur des données brutes (zone PZ en pixels) et les axes y ont été mis à l'échelle en μm2/1000 pour la présentation (0,0504 μm2/pixel). c Images représentatives utilisées pour la quantification smFISH des transcrits lag-2 dans le DTC au milieu de L3 (lag-2 ARNm vert, DAPI [ADN] blanc, barres d'échelle 10 μm). Le bras de la gonade est délimité par une ligne pointillée. La flèche marque le DTC. c' Grossissement supérieur de la zone DTC à partir de c. La flèche indique le DTC. Les pointes de flèche indiquent les points ponctuels individuels, qui ont été quantifiés pour déterminer les niveaux d'expression de lag-2. d – f Quantification de l'ARNm lag-2 puncta via smFISH. Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard à partir d'un seul modèle linéaire généralisé. Pour tous les génotypes, n = 19 ou 20 par stade. Les données d'une seule expérience ont été divisées en trois graphiques pour plus de clarté. Les groupes avec des lettres minuscules différentes sont significativement différents (p < 0,05) selon les contrastes par paires ajustés de Tukey. Pour les données et les résultats statistiques, voir les notes supplémentaires 9 et 10 et le fichier de données source.

En examinant les données de séquence du génome entier d'un panel mondial de plus de 1500 isolats sauvages de C. elegans70,74, nous avons trouvé que la délétion lag-2(cgb1007) était unique à l'isolat JU751. Une délétion similaire, mais plus grande, dans la région du promoteur lag-2 a été trouvée dans deux isolats d'Asie, GXW1 et JU4073 (Fig. 3c, d supplémentaires). Étant donné qu'aucun autre isolat ne portait la délétion lag-2 (cgb1007), nous nous sommes demandé si cette délétion pouvait survenir après l'isolement, lors de la culture en laboratoire. Nous avons donc examiné des isolats supplémentaires (pour lesquels aucune donnée de séquence du génome entier n'existe) qui ont été collectés dans le même habitat (compost) et lieu (Le Perreux-sur-Marne, France) que JU751 en 2004 et 200575. Tous les autres isolats (n = 5) qui ont été collectés avec JU751 de cette localité le même jour partageaient un haplotype très similaire et portaient également la délétion lag-2 (cgb1007). En revanche, tous les isolats examinés avec différents haplotypes, collectés à d'autres dates tout au long de 2004 et 2005 (n = 13) ne portaient pas la délétion71 (Fig. 3 supplémentaire). Nous concluons que la délétion lag-2(cgb1007) a été acquise avant l'isolement en laboratoire et que cet allèle est probablement rare dans les populations naturelles.

Pour valider que la région génomique lag-2 (cgb1007) contribue aux différences de taille de PZ de la lignée germinale entre JU751 et JU1200, nous avons créé des lignées de remplacement allélique réciproque (ARL) à l'aide de l'édition du génome CRISPR-Cas9. Tout d'abord, nous avons introduit la suppression lag-2(cgb1007) dans JU1200, résultant en la souche JU1200lag-2p(-). Deuxièmement, nous avons restauré la région promotrice lag-2 supprimée dans JU751, ce qui a donné la souche JU751lag-2p(+). Comme prévu, la suppression du fragment de 148 pb dans le fond JU1200 a fortement réduit la taille de la PZ (Fig. 5b). En revanche, et contrairement aux attentes, la restauration du fragment correspondant dans le fond JU751 n'a pas augmenté mais a encore réduit la taille de la PZ (Fig. 5b, note complémentaire 9). Bien que la délétion lag-2 (cgb1007) soit suffisante pour réduire la taille de la PZ dans une mesure similaire à celle de JU751 lorsqu'elle est introduite dans le contexte de JU1200, elle ne peut pas être la seule variante génétique contribuant à la différence de taille de PZ observée entre JU751 et JU1200. En d'autres termes, les effets de la délétion lag-2(cgb1007) dépendent fortement du fond génétique. Ceci est conforme à notre analyse QTL, dans laquelle l'effet marginal du QV QTL n'était détectable qu'en tenant compte de la variation au QII QTL (Fig. 3c). De plus, bien que le lag-2 (cgb1007) ait des effets clairs sur la taille de la PZ et contribue donc à l'effet global de QV, nous ne pouvons pas exclure d'autres variantes causales dans la région QV QTL.

Compte tenu du résultat ci-dessus, nous avons ensuite voulu déterminer directement si et comment les différences génotypiques observées dans la taille de la PZ peuvent être expliquées par des différences dans l'expression de lag-2. À l'aide de l'hybridation in situ par fluorescence à molécule unique (smFISH)76,77, nous avons quantifié les transcrits lag-2 dans les DTC des isolats parentaux et les ARL réciproques, JU1200lag-2p(-) et JU751lag-2p(+). Nous avons d'abord mesuré l'expression de lag-2 dans les isolats parentaux et avons constaté que l'expression était considérablement plus élevée au cours du développement larvaire qu'au stade adulte, avec l'expression la plus forte au début du stade L3 (Fig. 4 supplémentaire, note supplémentaire 12). En quantifiant l'expression de lag-2 dans les isolats parentaux et les ARL réciproques à travers trois stades larvaires, nous avons constaté qu'au stade L3 précoce (mais pas au milieu de la L2 ni à la mi-L4), JU1200 présentait une expression de lag-2 significativement plus élevée par rapport à JU751 ( Fig. 5d, note complémentaire 10), compatible avec sa plus grande taille de PZ. Remarquablement, l'expression relativement plus élevée de lag-2 dans JU1200 au stade L3 a été complètement supprimée dans JU1200lag-2p (-), qui présentait des niveaux d'expression très similaires à ceux de JU751 aux trois stades de développement (Fig. 5e, note complémentaire 10). Ces résultats sont cohérents avec les résultats antérieurs montrant que les boîtes E du promoteur lag-2 sont nécessaires pour une expression robuste du transgène lag-2 :: GFP au cours du stade L373. L'insertion de la séquence du promoteur lag-2 de 148 pb dans le fond JU751 n'a pas entraîné une expression plus élevée de lag-2 à L3 par rapport à JU751. Au lieu de cela, l'expression de lag-2 dans JU751lag-2p (+) était plus faible à L3 avec des tendances similaires dans les changements d'expression entre les étapes (Fig. 5f, note complémentaire 10). Ce résultat a confirmé que la réduction inattendue de la taille de PZ de JU751lag-2p(+) est en effet causalement liée à une expression réduite de lag-2. Dans l'ensemble, ces mesures smFISH montrent que l'expression de lag-2 (au stade L3) récapitule étroitement les différences phénotypiques observées dans la taille de la PZ au stade adulte précoce et confirment que les effets de la délétion lag-2 (cgb1007) dépendent fortement de la génétique. arrière-plan. L'analyse des isolats parentaux montre également que les différences naturelles dans l'activité de niche des cellules souches germinales de C. elegans peuvent être directement liées aux différences dans l'expression d'un composant de signalisation central, le ligand Notch lag-2.

Compte tenu des interactions épistatiques apparentes entre la variante du promoteur lag-2 et les antécédents génétiques, nous avons construit un modèle plus exhaustif pour tenir compte des interactions supplémentaires à deux et trois voies entre 1) les parties centrales du QTL du chromosome II isolé dans nos NIL (en abrégé C2 pour le distinguer du QTL QII complet - avec les génotypes C2-JU1200 ou C2-JU751), 2) la variante du promoteur lag-2 (en abrégé C5 - avec les génotypes lag-2p(+) ou lag-2p(-)), et 3) le fond génétique (BGND—JU1200 ou JU751). Pour ce faire, nous avons généré un grand ensemble de données contenant les huit combinaisons de génotypes possibles (marquées de i à viii) (Fig. 6a). L'analyse de cet ensemble de données a révélé des interactions à la fois subtiles et dramatiques à deux et trois voies (Fig. 6b – e). Pour explorer ces données en détail, nous avons construit un modèle linéaire généralisé, en utilisant une stratégie de sélection de modèle descendante pour optimiser le critère d'information bayésien (BIC) et la déviance ajustée prise en compte dans le modèle (D2)78 (Note complémentaire 11). Le modèle optimisé a indiqué que la taille de la ZP est mieux expliquée par les trois effets principaux et toutes leurs interactions (c'est-à-dire entièrement croisées). De plus, le modèle comprend un effet de bloc principal fixe et des interactions pour tenir compte de la variation entre les différents blocs expérimentaux. Le modèle représente 33,4 % de la déviance ajustée (D2) et s'ajuste bien aux données (déviance résiduelle = 2796,5 sur 2763 dl ; Pχ2 = 0,324) (Note complémentaire 11).

un schéma décrivant la génération des huit génotypes utilisés dans l'analyse des interactions. Les différents génotypes ont été dérivés en créant ou en remplaçant la suppression lag-2 (cgb1007) dans les NIL de fond JU1200 et JU751. Les lignées modifiées avec succès ont ensuite été rétrocroisées avec les lignées parentales pour isoler les modifications CRISPR dans les origines parentales. Les génotypes sont étiquetés i-viii pour plus de clarté. b Moyennes marginales estimées ± erreurs standard de la taille de la PZ à partir d'un modèle linéaire généralisé décrivant un ensemble de données contenant les huit génotypes. Les génotypes JU1200 et JU751 sont indiqués respectivement par le rouge et le bleu et sont indiqués pour chacun des loci et de l'arrière-plan sous le graphique. Les barres transversales et les barres d'erreur représentent les moyennes marginales estimées ± les erreurs standard à partir d'un modèle linéaire généralisé (bilatéral). Les lettres minuscules indiquent des contrastes par paires significatifs (p < 0,05) ajustés de Tukey, de sorte que les groupes qui partagent une lettre ne sont pas significativement différents. Les valeurs n sur six blocs pour chaque génotype sont indiquées dans les barres. c – e Les mêmes moyennes dérivées du modèle ± erreurs standard que dans le panneau b présenté pour montrer les interactions entre les loci et le fond. Les graphiques avec des axes noirs ne montrent que des interactions bidirectionnelles. La troisième dimension est représentée comme une scission en deux graphiques avec des axes rouges et bleus indiquant les génotypes pour le locus donné en bas à gauche. Les valeurs p de l'interaction bidirectionnelle sont données dans les graphiques. Les analyses ont été effectuées sur des données brutes (zone PZ en pixels), mais les axes y ont été mis à l'échelle en μm2 pour la présentation (0,0504 μm2/pixel) (voir la note complémentaire 11 pour les détails du modèle). Les données source sont fournies sous la forme d'un fichier de données source.

Pour interpréter le modèle, il est utile de comparer les moyennes marginales estimées (Fig. 6b, note complémentaire 11b). L'examen des interactions génétiques des deux loci et du fond génétique révèle une épistasie étendue et forte expliquant la variation de la taille de la PZ. Comme mentionné précédemment (Fig. 5b), la délétion lag-2 (cgb1007) a des effets phénotypiques opposés selon le fond génétique : la délétion réduit fortement la taille de PZ dans JU1200 mais augmente la taille de PZ dans JU751 (Fig. 6b). L'examen des interactions épistatiques montre que les effets de la variante lag-2 (cgb1007) dépendent fortement à la fois de C2 et du fond génétique, de sorte que la délétion lag-2 peut avoir des conséquences phénotypiques négatives, positives ou nulles sur l'ensemble des génotypes (Fig. 6b–e). De même, les effets phénotypiques de C2 dépendent fortement du contexte génétique : C2-JU751 réduit la taille de PZ dans chaque génotype (Fig. 6b—i vs ii, v vs vii et vi vs viii) sauf JU1200C5-lag- 2p(-) (Fig. 6b—iii contre iv). La présence de la délétion lag-2 atténue l'effet de C2-JU751 dans le fond JU1200 (Fig. 6e 'et e"), ce qui pourrait impliquer que les allèles au sein de C2 agissent, au moins en partie, à travers cette région du lag- 2. Comme on pouvait s'y attendre, l'effet combiné de toutes les autres variantes non identifiées dans le contexte génétique a la plus grande influence sur la taille globale de la PZ Pourtant, cet effet varie remarquablement en fonction de la présence de la délétion lag-2p et des génotypes à C2. En général, le fond JU751 réduit fortement la taille de PZ (Fig. 6c 'et c"), mais il n'y a pas de différence significative entre JU1200C2-JU1200 et JU751C2-JU1200 lorsque la délétion lag-2 est présente (Fig. 6b-iv vs. v, figure 6c'). Nous interprétons cela comme signifiant qu'en présence de la délétion lag-2 (lag-2p (-)), les variants C2-JU1200 exercent un fort effet positif pour maintenir la taille de la PZ malgré l'effet négatif moyen des variants dans le contexte JU751 (Fig. . 6d", ligne rouge). À l'inverse, les variants C2-JU751 ne peuvent pas maintenir cet effet positif entraînant une sensibilité de fond (Fig. 6d", ligne bleue). Enfin, sans la délétion lag-2p (lag-2p(+)), les variants C2-JU751 ne modifient pas le fort effet négatif du fond JU751 (Fig. 6d' vs Fig. 6d" lignes rouges).

Notre modèle montre que les interactions épistatiques d'ordre supérieur contribuent à la variation de la taille de la PZ de C. elegans. Il est important de noter que certains des effets phénotypiques observés sont masqués lorsque seules les interactions bidirectionnelles sont prises en compte (par exemple, Fig. 6e vs e 'et e"). Ces résultats soulignent la nécessité d'être prudent lors de l'interprétation de l'effet phénotypique d'un variant ou allèle, car l'effet peut dépendre fortement d'autres variantes du patrimoine génétique Nous soulignons également que même nos interprétations des effets de C2 et du patrimoine génétique doivent être considérées avec prudence car il s'agit d'effets agrégés, qui peuvent être influencés par des facteurs sous-jacents. interactions épistatiques et, éventuellement, effets additifs de loci étroitement liés.

Notre étude explore la variation naturelle et l'architecture génétique quantitative d'un système de cellules souches germinales. En examinant seulement une poignée d'isolats sauvages de C. elegans, nous avons pu détecter des différences significatives dans la taille de la zone progénitrice germinale (PZ), indiquant une variation de l'activité de niche des cellules souches germinales. Nos principaux résultats sont les suivants : (1) La variation naturelle de la PZ entre deux isolats correspond à de multiples QTL partiellement interactifs. (2) Un QTL sur le chromosome V contient une délétion, unique à JU751, dans la région promotrice du ligand lag-2 de la DSL, un signal clé connu favorisant le destin des cellules souches germinales via la voie Notch. (3) La variation quantitative naturelle de l'activité proliférative de la lignée germinale de C. elegans résulte de la modulation de l'activité transcriptionnelle des principaux éléments de signalisation de la niche des cellules souches germinales. (4) Les lignées d'introgression et de remplacement allélique révèlent que les principaux effets et interactions des deux QTL sur les chromosomes II et V (délétion lag-2) sont en partie antagonistes et fortement dépendants du fond génétique. (5) Par conséquent, les interactions épistatiques d'ordre supérieur façonnent la variation naturelle de l'activité de niche des cellules souches germinales.

Nos observations suggèrent que l'activité de niche des cellules souches germinales de C. elegans est un trait complexe typique impliquant une architecture polygénique. Des observations supplémentaires soutiennent indirectement ce point de vue : (1) la taille de la ZP varie continuellement, et souvent subtilement, dans les populations naturelles (cette étude) ; (2) la délétion lag-2 n'a pas été trouvée dans d'autres isolats sauvages avec une petite taille de PZ (cette étude); et (3) des mutations dans un grand nombre de gènes modulent la taille de la PZ et ces gènes présentent diverses fonctions qui agissent non seulement dans la prolifération des cellules souches germinales, la progression du cycle cellulaire et la différenciation, mais aussi dans divers processus métaboliques ou sensoriels (revu dans25,39 ). Avec nos résultats, ces observations suggèrent que la taille de la PZ de C. elegans est un phénotype d'ordre supérieur qui intègre probablement les effets de la variation allélique à de nombreux locus. Dans le cas de notre exemple, en nous concentrant sur deux isolats cibles avec des différences prononcées de taille de PZ, nous avons également identifié des locus à effet large ou des variants sur les chromosomes II et V dont les effets étaient en partie antagonistes et, globalement, fortement dépendants du contexte génétique. Ensemble, et conformément aux études précédentes, cela suggère que les effets des variants à effets importants, même s'ils sont résolus au niveau moléculaire (comme la délétion lag-2 (cgb1007)), peuvent être trompeurs si des interactions épistatiques dans le fond natif sont ignorés4,79. Nos travaux montrent que la génération de remplacements alléliques dans des contextes NIL est un moyen efficace de découvrir ces interactions, même lorsque les variantes spécifiques ne sont pas connues.

En effectuant une cartographie des QTL de liaison sur un panel de RIL F2, dérivés de deux isolats parentaux avec une taille de PZ divergente, nous avons détecté quatre QTL en interaction partielle. Dans le meilleur modèle identifié par notre approche de sélection de modèles multi-QTL, les QII et QV QTL agissent de manière additive pour expliquer 32 % de la variance phénotypique dans la population RIL examinée. Cependant, l'analyse des lignées d'introgression et de remplacement allélique a révélé de nombreuses interactions épistatiques entre ces locus et le patrimoine génétique. Cette découverte n'est pas surprenante étant donné que les interactions gène-gène contribuent à la composante de la variance génétique additive (VA) mesurée au niveau de la population ; c'est-à-dire qu'une variance VA élevée ne doit pas nécessairement refléter l'action additive des gènes7,80,81,82,83,84,85,86,87. En particulier, les mesures de VA dues à des loci individuels dépendront fortement des fréquences alléliques de tous les loci qui sont épistatiques les uns par rapport aux autres. Par conséquent, les mesures de VA (et d'autres composants de la variance génétique, y compris la variance épistatique) fournissent peu ou pas d'informations sur les interactions épistatiques sous-jacentes, et donc sur l'architecture des traits génétiques, même lorsque des QTL ont été détectés. Caractériser la nature moléculaire des QTL et leur interaction dans des fonds génétiques contrôlés est donc essentiel.

La résolution de la région QV QTL a identifié une délétion unique de 148 pb dans la région promotrice lag-2 de JU751, lag-2 (cgb1007). Cette délétion supprime l'un des six sites E-box nécessaires à la liaison de HLH-2, un régulateur positif de la prolifération des cellules germinales et de l'expansion de la lignée germinale médiée par lag-230,73. Il a été démontré que la mutation de ces sites E-box entraînait une réduction de l'expression du transgène lag-2::GFP spécifiquement au stade L3 (et par la suite une réduction de la prolifération des cellules germinales)73. Nous nous attendions donc à ce que le lag-2 (cgb1007) provoque une expression réduite du lag-2 en raison de la réduction de l'activité de liaison à HLH-2. Conformément à ce scénario, l'introduction de cette suppression dans JU1200 (avec une grande taille de PZ) a considérablement réduit à la fois la taille de PZ et l'expression de lag-2 dans le DTC (Fig. 5b, e). En revanche, la restauration de la séquence ancestrale correspondante (JU1200) de cette délétion dans JU751 (avec une petite taille de PZ) a encore réduit, plutôt que d'augmenter, la taille de PZ avec l'expression de lag-2 (Fig. 5b, f). L'allèle de délétion lag-2 à lui seul exerce donc des effets opposés selon le fond génétique (épistasie signe). Cependant, l'examen de l'interaction entre la délétion lag-2 (cgb1007) (C5) et une partie centrale du QTL du chromosome II (C2) montre que C2-JU1200 peut atténuer cette inversion (Fig. 6c 'vs. c"). De plus, la délétion lag-2 modifie l'effet de C2 en atténuant les effets négatifs de C2-JU751 dans les deux contextes (Fig. 6e 'vs. e"). Cela indique que C2 interagit avec la région promotrice lag-2, en particulier dans la région de la délétion lag-2 (cgb1007). Nous n'avons aucune hypothèse concernant la nature moléculaire de cette interaction car aucun des gènes (hlh-2, lin-39, unc-130, daf-3/daf-5, ces-1) avec des sites de liaison confirmés ou des éléments de réponse dans la région du promoteur lag-2 sont situés dans la région C2. De plus, bien que des polymorphismes codants (JU1200 contre JU751) existent dans certains de ces gènes (lin-39, unc-130 et daf-5), aucun n'apparaît dans hlh-2, daf-3 et ces-170. La résolution du QII QTL serait donc nécessaire pour disséquer cette interaction génétique. Dans l'ensemble, la délétion lag-2 contenant un site de liaison HLH-2 précédemment montré comme ayant un effet positif sur l'expression de lag-2 dans N2, peut avoir des effets positifs, négatifs ou neutres selon le contexte génétique (Fig. 6).

Bien qu'il ne soit pas clair si et comment la délétion lag-2 (cgb1007) contribue à réduire la taille de la PZ dans JU751, nos mesures smFISH des transcrits lag-2 dans le DTC fournissent un soutien sans ambiguïté que les différences d'activité transcriptionnelle lag-2 contribuent aux différences dans le germe. activité de niche des cellules souches observée entre JU751 et JU1200. Les mesures de lag-2 smFISH reflétaient étroitement les mesures de la taille de la PZ non seulement dans les isolats parentaux, mais également dans les ARL réciproques, dans lesquelles le fragment du promoteur lag-2 était manipulé (Fig. 5b). L'identification et la caractérisation de cette variante montrent qu'une variation naturelle de la taille de la PZ peut se produire par modification directe des signaux centraux agissant dans la niche des cellules souches de C. elegans. Cependant, nous ne pouvons pas exclure des contributions supplémentaires d'autres variantes non identifiées dans le QV QTL. De même, bien que nous n'ayons observé aucun effet évident sur d'autres processus de développement larvaire impliquant la signalisation Notch (y compris la régulation médiée par HLH-2) chez les souches porteuses de lag-2 (cgb1007), telles que la spécification du destin cellulaire AC/VU30,73, nous ne les a pas spécifiquement analysés et ne peut donc pas les exclure.

Bien que l'activité de tout système de cellules souches germinales soit évidemment pertinente pour la capacité de reproduction de l'organisme, il n'est pas clair si et comment la variation naturelle observée dans la prolifération des cellules germinales (et la taille de la PZ) pourrait se traduire par une variation de la capacité de reproduction. Bien que l'augmentation de la prolifération des cellules germinales se soit avérée corrélée à l'augmentation de l'activité de ponte, de la production de progéniture et de la qualité des œufs10,25,31,32,58,88,89, on ne sait pas dans quelle mesure cette relation est causale : C. elegans se reproduit principalement par des hermaphrodites autofécondants, qui produisent séquentiellement des spermatozoïdes, puis des ovocytes pour le reste de la vie. Dans des conditions de laboratoire, cela limite la fécondité de C. elegans par la quantité d'auto-sperme (~ 250) initialement produite. La taille de la PZ est généralement mesurée, comme dans notre étude, au début du stade adulte, de sorte que de nombreuses cellules progénitrices observées ne se développeront probablement jamais en ovocytes matures et seront fécondées sous autofécondation. Cependant, la prolifération accrue des cellules germinales permet d'améliorer la qualité des ovocytes en régulant à la hausse le flux et le nombre d'ovocytes subissant la mort cellulaire physiologique (apoptose), libérant ainsi des ressources pour fournir des ovocytes survivants10,25,31,32,58,88,89. Par conséquent, bien que la taille de la PZ adulte ne soit pas un indicateur direct du potentiel reproducteur futur (nombre de progénitures), elle peut améliorer la qualité de la progéniture grâce à un meilleur approvisionnement en ovocytes. De plus, la taille de la PZ adulte reflète également l'activité proliférative passée des stades larvaires antérieurs, comme l'illustrent nos quantifications de l'activité proliférative (Figs. 2b, 5d). La variation de la taille de la PZ adulte pourrait donc refléter un investissement reproducteur différentiel au cours du développement larvaire, qui peut être compromis avec l'allocation d'énergie au développement somatique.

En ce qui concerne les différences d'aptitude reproductive des isolats cibles de notre étude, JU751 et JU1200, nous avons précédemment montré que les hermaphrodites JU751 autofécondés ont considérablement réduit la taille du couvain par rapport à JU120071. Cette réduction n'est pas causée par la production différentielle de spermatozoïdes, mais en partie par une variante à effet majeur provoquant une éclosion matricide précoce chez JU75171. Pourtant, même après correction pour cette variante génétique dans JU751, la taille du couvain reste significativement plus petite dans JU751 par rapport à JU120071. Il est possible que la prolifération réduite des cellules germinales (et la PZ adulte plus petite) dans JU751 reflète un investissement reproductif inférieur. Bien sûr, ce scénario est hautement spéculatif et les différences observées n'ont pas besoin d'être adaptatives. De même, nous ignorons si l'un des QTL détectés, y compris la suppression lag-2 (cgb1007), est maintenu par sélection. Même s'ils sont sélectivement avantageux, il reste difficile de savoir si les QTL ont été sélectionnés en raison de leurs effets sur l'activité proliférative de la lignée germinale ou en raison d'effets pléiotropes potentiels sur des processus supplémentaires en dehors de la lignée germinale, connus pour impliquer la signalisation Notch au cours du développement larvaire.

Ici, nous nous sommes concentrés sur l'analyse de deux QTL à effet important et de leurs interactions, détectées à l'aide d'un panel plutôt restreint de RIL (n = 70). Par conséquent, la détection de petits effets et d'interactions épistatiques supplémentaires par la cartographie de liaison était impossible compte tenu de la puissance statistique relativement faible. Néanmoins, une recherche spécifique de locus en interaction avec des effets opposés a donné deux QTL candidats sur les chromosomes I et X (Fig. 3h). Une analyse plus approfondie de cette interaction antagoniste sera probablement limitée par sa taille d'effet relativement petite et les interactions déjà complexes entre le chromosome II QTL, lag-2 (cgb1007) et le fond génétique. En outre, d'autres expériences de cartographie fine sont nécessaires pour bien comprendre les interactions épistatiques entre les QII et QV QTL découverts ici. Les deux QTL pourraient héberger plusieurs loci affectant la variation de la taille des PZ, y compris potentiellement des loci étroitement liés et antagonistes, qui semblent être courants chez C. elegans79.

Au-delà de ces limitations techniques, plusieurs autres problèmes compliquent l'interprétation de nos résultats. Tout d'abord, les populations de cartographie artificielle, telles que le panel F2 RIL utilisé ici, peuvent générer de nouvelles interactions épistatiques par la perturbation des régions génomiques liées. Ceci est particulièrement pertinent pour C. elegans, une espèce à prédominance autonome, avec une faible recombinaison efficace conduisant à un fort déséquilibre de liaison74,90,91,92. Plus important encore, les croisements entre des isolats sauvages de Caenorhabditis autofécondé ont mis au jour une dépression de consanguinité constante et forte en raison d'incompatibilités génétiques généralisées réduisant la survie et la reproduction91,93,94,95,96. De telles interactions épistatiques de nouvelles combinaisons alléliques générées dans des populations artificielles de C. elegans sont donc particulièrement susceptibles d'affecter les traits qui impliquent une architecture polygénique4,17,79,97,98. En d'autres termes, les interactions épistatiques observées dans les panneaux de cartographie artificielle ne doivent pas nécessairement refléter les interactions épistatiques qui se produisent dans la nature. Néanmoins, leur étude donne un aperçu de l'architecture génétique sous-jacente à la variation des traits.

Avec des recherches antérieures, notre étude renforce l'idée que les généralisations sur l'architecture des traits basées sur l'étude isolée de variants moléculaires individuels dans des antécédents génétiques uniques sont probablement trompeuses. La combinaison d'approches génétiques quantitatives et développementales est donc essentielle pour comprendre l'architecture complexe des traits quantitatifs face aux interactions épistatiques et souvent idiosyncratiques. Étant donné qu'actuellement (et probablement pour longtemps), même les expériences les plus sophistiquées ne peuvent interroger qu'une infime partie de toutes les interactions épistatiques possibles, l'intégration d'approches génétiques développementales et quantitatives offre la meilleure option pour nous rapprocher un peu plus de la compréhension de la base génétique de phénotypes et leurs variations.

Toutes les souches de C. elegans utilisées dans cette étude sont répertoriées dans les données supplémentaires 2. Des méthodes standard de C. elegans ont été utilisées pour maintenir toutes les souches à 20 ° C sur des plaques NGM à 2,5% d'agar ensemencées avec la souche E. coli OP5099,100,101. Toutes les expériences ont été réalisées sur des hermaphrodites. Toutes les souches ou matériels biologiques sont disponibles sur demande auprès des auteurs correspondants.

Des images de gonades disséquées fixées dans du méthanol glacé à 100 % et colorées au DAPI (VECTASHIELD® Antifade Mounting Medium with DAPI) ont été prises à l'aide d'un microscope Olympus BX61 avec une caméra CoolSnap HQ2. Des piles Z avec des incréments de 1 μm ont été réalisées dans le canal DAPI à un grossissement de 40x. Les noyaux ont été comptés à la main en utilisant ImageJ2 v2.9.0/1.53t102. Premièrement, la PZ a été définie comme la région adjacente à la cellule de pointe distale se terminant à la limite de la zone de transition où deux ou plusieurs noyaux en forme de croissant par rangée de cellules germinales peuvent être observés38. La pile d'images a été recadrée de la zone progénitrice à la limite de la zone de transition et les noyaux ont été comptés.

La prolifération des cellules germinales mitotiques a été quantifiée dans les larves L4 à l'aide du kit Click-IT EdU de Thermofisher (Cat : C10338) conformément aux instructions du fabricant, sauf indication contraire. En bref, les vers ont été synchronisés via un traitement à l'hypochlorite (eau de Javel 1: 1: 2: NaOH 1 M: dH2O pendant 6 min puis centrifugés et lavés 3x dans du tampon M9) et les œufs ont pu éclore pendant la nuit dans du tampon M9 à 20 ° C. Les œufs ont été étalés à une densité d'environ 400 œufs/assiette et laissés se développer jusqu'à L4. Les larves mi-L4 ou les jeunes adultes (1 à 10 œufs in utero) ont été isolés, lavés et laissés tremper dans 100 μL d'EdU 20 mM dans du tampon M9 pendant exactement 15 minutes (temps suffisant pour colorer 50 à 75 % de la PZ chez les jeunes adultes). Les vers ont été rapidement lavés dans M9 pour éliminer l'EdU, et les gonades ont été libérées en coupant sur des lames de verre adhérentes (Fisherbrand™ Superfrost™ Plus Microscope Slides). Une petite quantité de lévamisole a été utilisée pour anesthésier les vers. Les gonades disséquées ont été soigneusement lavées sur les lames, fixées dans du PFA à 4 % et lavées à nouveau. Les lavages ont été effectués en appliquant de petits volumes de solution directement sur le tissu sur les lames, suivi d'une aspiration soigneuse. Après un lavage final dans dH2O, le tissu a été séché sur un chauffe-lame (35 ° C pendant 5 min) pour faire adhérer le tissu aux lames. Les lames ont été trempées dans du MeOH à 100 % à -20 °C pendant une nuit. Le lendemain, les tissus ont été réhydratés dans du PBST et la coloration EdU a été réalisée à l'aide du kit Click-IT EdU selon les instructions du fabricant. Le protocole de coloration Click-IT a été répété une fois, puis les lames ont été montées avec le milieu de montage antifade VECTASHIELD® avec DAPI. L'imagerie a été réalisée à travers un objectif 40x sur un microscope Olympus BX61 avec une caméra CoolSnap HQ2. Des piles en Z ont été prises à travers la gonade distale (une par ver). Les noyaux PZ positifs pour EdU et colorés au DAPI ont été comptés à la main à l'aide d'ImageJ2 v2.9.0/1.53t102.

La quantification du nombre de cellules germinales PZ peut être une étape limitante dans la notation de la taille PZ parmi de nombreux échantillons. Pour surmonter cet obstacle, nous avons développé une méthode simple d'estimation de la taille de la PZ et l'avons utilisée comme proxy pour le nombre de cellules PZ (Fig. 1b et c). En bref, les lignes ont été synchronisées par traitement à l'hypochlorite (1:1:2 Bleach:1 M NaOH:dH2O pendant 6 min puis centrifugées et lavées 3x dans M9). Les œufs ont pu éclore dans du tampon M9 à 20 °C pendant une nuit. Le lendemain, les œufs ont été étalés à une densité d'environ 400 vers/assiette sur un milieu NGM standard ensemencé avec OP50. Les larves ont pu se développer en jeunes adultes à 20 °C. Les jeunes adultes ont été recueillis en lavant les plaques lorsque la plupart des animaux présentaient 1 à 10 œufs in utero. Les échantillons ont été lavés dans M9 et fixés dans du méthanol glacé pendant au moins 5 min. Pour préparer les échantillons pour l'imagerie, les vers ont été réhydratés dans du M9 et appliqués sur des lames de verre avec un milieu de montage Vectashield contenant du DAPI (Vector Laboratories, Burlingame, CA). Les régions distales de la lignée germinale de jeunes hermaphrodites adultes (contenant 1 à 10 embryons in utero) ont été imagées à travers un objectif 40x sur un microscope Olympus BX61 avec une caméra CoolSnap HQ2. Un bras de gonade a été imagé par ver, c'est-à-dire le bras qui se trouvait être le plus proche de l'objectif. Une seule image a été prise pour chaque ver, avec le plan de coupe capturant la plupart des noyaux d'un côté de la gonade de sorte que les noyaux en forme de croissant étaient visibles, et la forme de la gonade dans ce plan était représentative de la plupart des plans (Fig. 1b). La taille PZ a ensuite été quantifiée pour chaque image. La zone progénitrice a été définie comme la région adjacente à la cellule de pointe distale se terminant à la limite de la zone de transition où deux ou plusieurs noyaux en forme de croissant par rangée de cellules germinales peuvent être observés38. La PZ a été coupée de tous les autres tissus à l'aide d'ImageJ2 v2.9.0/1.53t102, et l'outil de seuil a été utilisé pour maximiser le nombre de noyaux PZ mis en évidence tout en minimisant tout arrière-plan mis en évidence. Le nombre de pixels mis en surbrillance a été enregistré en tant que zone PZ. Cette méthode d'estimation est bien corrélée avec le comptage manuel des noyaux PZ (Fig. 1c).

Nous avons quantifié la taille de la PZ dans un ensemble de 70 RIL génotypés SNP dérivés des deux parents, JU1200 et JU75171,103. Les lignes ont été divisées en six blocs de notation et notées au cours de huit semaines. Alors que certaines souches ont été mesurées dans deux blocs distincts, toutes ne l'ont pas été. La plupart des souches n'ont été mesurées qu'une seule fois, avec 30 à 40 individus par souche. Les moyennes et les variances pour les souches qui ont été mesurées deux fois étaient similaires entre les mesures. Un seul ensemble de mesures a été utilisé pour la cartographie QTL. La taille de la ZP a été normalisée sur tous les blocs à l'aide d'un facteur de correction. Le facteur de correction a été dérivé des moyennes des moindres carrés de chaque bloc (lsmeans package v. 2.30-0) pour chaque observation (facteur de correction = LSMBlockX/LSMBlock1). La taille PZ normalisée a été cartographiée à l'aide du progiciel R/qtl (v. 1.50)72. Tout d'abord, une carte de liaison génétique a été dérivée des génotypes SNP des 70 RIL. Ensuite, une cartographie d'intervalle standard QTL simple et à deux QTL basée sur des modèles de Markov cachés a été utilisée pour identifier les QTL candidats. Les seuils LOD ont été fixés au 95e centile des scores LOD maximaux à l'échelle du génome dérivés de 5 000 permutations aléatoires des données sous l'hypothèse nulle globale de zéro QTL. Ces QTL candidats ont servi de point de départ pour la modélisation multi-QTL dans laquelle le logiciel R/qtl génère des scores LOD pénalisés pour chaque modèle testé. Les modèles qui fonctionnent mieux que l'hypothèse nulle de zéro QTL ont pénalisé LOD > 0. Nous avons sélectionné le modèle avec le score LOD pénalisé le plus élevé comme recommandé par les auteurs de R/qtl (Fig. 3j)72.

Pour valider l'intervalle génomique du QTL sur le chromosome II, nous avons construit des lignées presque isogéniques (NIL). Deux RIL avec la séquence JU1200 dans la région QTL (RIL128/NIC728 et RIL71/NIC671) et deux RIL avec la séquence JU751 dans la région QTL (RIL127/NIC727 et RIL54/NIC654) ont été rétrocroisés pendant 10 à 12 générations pour isoler la région dans le l'arrière-plan du parent opposé. Les lignées ont été sélectionnées à chaque génération sur la base du génotypage PCR de plusieurs INDELS dans le QTL du chromosome II (voir Données supplémentaires 1 pour les amorces et Données supplémentaires 2 pour les lignées créées et leurs génotypes).

Pour valider le candidat INDEL en amont de lag-2 dans le QTL du chromosome V, nous avons créé des lignées de remplacement allélique réciproque (ARL) en utilisant l'édition CRISPR/Cas-9 en utilisant un protocole similaire à celui décrit par104. Pour introduire la délétion (cgb1007) dans le fond JU1200, nous avons sélectionné une séquence NIL contenant JU751 à travers la majeure partie du chromosome II QTL (NIC1701) et injecté des sgRNA (Synthego Corp.) pour induire une double coupure autour du site d'insertion dans le lag- 2 promoteur (Fig. 2 supplémentaire, données supplémentaires 1). Nous avons co-injecté un oligonucléotide donneur simple brin pour agir comme matrice de réparation (Données supplémentaires 1). dpy-10 a été utilisé dans une stratégie co-CRISPR104. Des lignées provenant d'injections séparées contenant des remplacements réussis dans lag-2p ont été identifiées par génotypage PCR de la délétion et séquençage Sanger. Ces lignées ont ensuite été croisées avec JU1200 pour séparer le chromosome II contenant la séquence JU751 afin de générer des lignées contenant à la fois la version JU751 du QTL du chromosome II et la délétion lag-2p(cgb1007) (NIC1713, NIC1714, NIC1715) ainsi qu'une lignée contenant uniquement la suppression lag-2p(cgb1007) dans le fond JU1200 (NIC1720). Pour remplacer la séquence de délétion ancestrale lag-2p (cgb1008) dans le contexte JU751, nous avons sélectionné une séquence NIL contenant JU1200 dans le chromosome II QTL (NIC1672) et injecté des ARN guides (Synthego Corp.) (Données supplémentaires 1) pour induire une double couper autour du site d'insertion. Nous avons co-injecté un produit de PCR double brin contenant la séquence ancestrale (JU1200) avec lag-2p(cgb1008) pour agir comme matrice de réparation (Données supplémentaires 1). dpy-10 a été utilisé dans une stratégie co-CRISPR selon104. Les lignées d'injections séparées contenant des remplacements réussis ont été identifiées par génotypage PCR de lag-2p (cgb1008) et séquençage Sanger. Ces lignées ont ensuite été croisées avec JU751 pour séparer le chromosome II contenant la séquence JU1200, nous laissant avec des lignées contenant à la fois la version JU1200 du chromosome II QTL et lag-2p(cgb1008) (NIC1716, NIC1717, NIC1719) ainsi que des lignées contenant seulement lag-2p(cgb1007) en arrière-plan JU751 (NIC1723, NIC1724, NIC1725). Pour un tableau de toutes les lignées créées et des génotypes, voir Données supplémentaires 2.

Les vers ont été synchronisés à l'eau de Javel comme ci-dessus et cultivés à 20 ° C jusqu'au stade de développement approprié. Les vers ont ensuite été lavés des plaques et fixés dans 1 ml de fixateur frais (4% de formaldéhyde dans du PBS) pendant 40 min. Les vers ont été lavés deux fois dans du PBS, remis en suspension dans 1 mL d'éthanol à 70 % et conservés à 4 °C pendant plusieurs jours. Un ensemble de sondes d'ARN lag-2 (Barkoulas et al. 2013) couplé à AF594 (Custom Stellaris Fish Probes, Biosearch Tech, Teddington UK) a été remis en suspension dans un tampon TE sans RNase (pH 8) pour faire un stock de 100 μM puis dilué 1 :30 (solution de travail) dans de l'eau sans RNase. Les vers fixes ont été lavés 3 min dans une solution de lavage de 1 ml (formamide déionisée à 10 % et tampon de citrate de sodium salin 2x (Ambion) dans de l'eau sans RNase). Les vers ont ensuite été remis en suspension dans 100 μL de solution d'hybridation (10 % de formamide, 10 % de sulfate de dextran, 2x SSC) + 1 μL de la solution de travail de la sonde lag-2 et incubés dans l'obscurité à 30 °C pendant la nuit. Le lendemain, les échantillons ont été rincés, lavés 30 min à 30 °C dans une solution de lavage et colorés 30 min à 30 °C dans 1 mL de solution de lavage + DAPI (7,5 μg/mL final, Sigma). Enfin, les échantillons ont été lavés deux fois dans du PBS et montés sur des lames de verre dans un milieu de montage Prolong Diamond antifade (Eugene, OR). Les vers ont été imagés sous épifluorescence sur un microscope Zeiss Z.1 inversé avec un objectif à immersion dans l'huile 100x. Les mêmes paramètres d'éclairage et d'exposition (logiciel Zen 3.2 Blue Edition) ont été utilisés pour tous les échantillons. Les piles Z ont été prises à travers le DTC avec une taille de pas de 0,4 μm et les points lacrymaux fluorescents ont été quantifiés à la main à l'aide du logiciel ImageJ2 (NIH, Bethesda, MD, http://rsb.info.nih.gov/ij/)102.

Des analyses statistiques ont été effectuées à l'aide du logiciel R Statistical (R version 4.2.0, RStudio 2022.02.3 build 492) à l'aide de modèles mixtes linéaires généralisés105. Les données ont été ajustées à des modèles gaussiens ou binomiaux négatifs (nbinom2) à l'aide du package glmmTMB v. 1.1.3106. Les diagnostics résiduels ont été effectués à l'aide du package DHARMa v. 0.4.5 conformément aux directives du développeur107. Lorsque la sélection du modèle était justifiée, le critère d'information bayésien (BIC) a été utilisé pour sélectionner le modèle optimal. Le package emmeans v. 1.7.4-1 a été utilisé pour calculer les moyennes marginales estimées du modèle, les erreurs standard et les valeurs p corrigées de Tukey pour les contrastes par paires108. Pour l'ajustement du modèle de l'ensemble de données d'interaction correspondant à la Fig. 6, D2 a été calculé à l'aide du package modEvA v. 3.078. Les détails spécifiques de chaque analyse de données sont décrits dans les légendes des notes supplémentaires, qui affichent les résultats statistiques (notes supplémentaires 1 à 12). Les autres packages R utilisés pour la manipulation et le traçage des données comprenaient tidyverse v. 1.3.1109, MASS v. 7.3-57110, ggbeeswarm v. 0.6.0111, rnaturalearth et rnaturalearthdata v. 0.1.0112, rgeos v. 0.5-9113 et sf v. 1.0-7114.

De plus amples informations sur la conception de la recherche sont disponibles dans le résumé des rapports sur le portefeuille Nature lié à cet article.

Toutes les données brutes sont fournies dans le fichier Source Data. Les bases de données publiques suivantes ont été référencées et utilisées dans cette étude : Wormbase WS283 (https://wormbase.org/#012-34-5) et C. elegans Natural Diversity Resource (https://elegansvariation.org/). Cet article ne rapporte aucun algorithme original. Les données sources sont fournies avec ce document.

Seul un code limité a été généré pour utiliser les packages R à des fins d'analyse statistique et pour générer des tracés personnalisés conformément aux directives des développeurs (voir les notes supplémentaires 1 à 12 et les méthodes).

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Nous remercions Nausicaa Poullet, Anne Vielle et Clotilde Gimond pour leurs contributions aux travaux expérimentaux qui ont initié ce projet. Nous remercions Fabien Duveau, Marie-Anne Félix, Luke Noble, Alistair McGregor, Clotilde Gimond, Laure Mignerot et Joao Picao Osorio pour la discussion, les commentaires utiles sur les versions précédentes du manuscrit et les conseils techniques. Les souches de C. elegans ont été gracieusement fournies par le Caenorhabditis elegans Natural Diversity Resource (CeNDR) et Marie-Anne Félix. Nous tenons également à remercier CeNDR (https://elegansvariation.org/) et WormBase (https://wormbase.org/) pour avoir fourni des ressources sans lesquelles les analyses effectuées ici n'auraient pas été possibles. Cette étude a été soutenue par des subventions de projet de la Fondation ARC sur la recherche sur le cancer (PJA 20161205047 à CB) et de l'Agence Nationale de la Recherche (ANR-17-CE02-0017 à CB) SRF a été soutenue par une bourse post-doctorale de la Ville de Nice, France (Ville de Nice : Aides Individuelles Jeunes Chercheurs). Nous reconnaissons le soutien institutionnel supplémentaire du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), de l'Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) et de l'Université Côte d'Azur (UCA).

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Asma Sandjak, Bénédicte Billard.

Université Côte d’Azur, CNRS, Inserm, IBV, Nice, France

Sarah R. Fausett, Asma Sandjak, Bénédicte Billard & Christian Braendle

Département de biologie et de biologie marine, Université de Caroline du Nord Wilmington, Wilmington, Caroline du Nord, États-Unis

Sarah R. Faucett

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Conceptualisation, SRF et CB ; Méthodologie, SRF, AS, CB ; Enquête, SRF, BB et AS ; Analyse formelle et visualisation, SRF ; Rédaction—Brouillon original, SRF ; Rédaction—Revue et édition, SRF, CB ; Supervision et Administration du Projet, CB ; Financement Acquisition, CB, SRF

Correspondance à Sarah R. Fausett ou Christian Braendle.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Nature Communications remercie Eric Haag, Ekaterina Voronina et les autres examinateurs anonymes pour leur contribution à l'examen par les pairs de ce travail. Un dossier d'examen par les pairs est disponible.

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Réimpressions et autorisations

Fausett, SR, Sandjak, A., Billard, B. et al. L'épistasie d'ordre supérieur façonne la variation naturelle de l'activité de niche des cellules souches germinales. Nat Commun 14, 2824 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38527-0

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Reçu : 12 décembre 2022

Accepté : 05 mai 2023

Publié: 17 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-023-38527-0

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