Chez les organismes hermaphrodites, l’ADN mitochondrial est transmis par la fonction femelle, tandis que les deux sexes transmettent les gènes nucléaires. La sélection naturelle favorise donc les mitochondries qui augmentent la fertilité femelle, quel que soit leur effet sur la fonction mâle. Des variants mitochondriaux peuvent alors castrer la fonction mâle, libérant ainsi des ressources pour la fonction femelle : ce phénomène est nommé stérilité mâle cytoplasmique (SMC). Les gènes nucléaires perdant alors la moitié de leurs opportunités de transmissions, ils sont sélectionnés pour restaurer la fonction mâle. Le système SMC-restaurateurs est ainsi un exemple emblématique de conflit génomique sur l’allocation au sexe.
La SMC est bien documentée chez les plantes mais ce n'est qu’en 2022 qu'elle a été découverte pour la première fois chez un animal : l'escargot d'eau douce Physa acuta. Outre l'intérêt fondamental d'étudier le seul exemple connu de SMC chez les animaux, la physe ouvre des perspectives unique : elle a un temps de génération court et est facile à élever et à échantillonner sur le terrain, permettant d'étudier le système par des approches expérimentales qui étaient impossibles chez les plantes.
Ma thèse combine diverses approches (phénotypique, génomique, comportement, terrain, évolution expérimentale et modélisation) pour caractériser la co‑évolution entre gènes mitochondriaux et nucléaires et son impact sur les fonctions reproductives mâle et femelle. Ces approches pourraient fournir à terme une avancée significative dans notre compréhension de la SMC mais aussi, à travers elle, sur l’évolution des systèmes de reproduction et des conflits génomiques.

In hermaphroditic organisms, mitochondrial DNA is transmitted by the female function, while both sexes transmit nuclear genes. Natural selection therefore favors mitochondria that increase female fertility, regardless of their effect on male function. Mitochondrial variants can castrate male function, thereby freeing up resources for female function: this phenomenon is called cytoplasmic male sterility (CMS). As nuclear genes then lose half of their opportunities for transmission, they are selected to restore male function. The CMS-restorer system is thus an emblematic example of genomic conflict over sex allocation.
CMS is well documented in plants, but it was not until 2022 that it was discovered for the first time in an animal: the freshwater snail Physa acuta. In addition to the fundamental interest of studying the only known example of CMS in animals, this discovery opens up unique perspectives: Physa acuta has a short generation time and is easy to breed in the lab enabling hirtherto impossible experimental approaches.
My thesis combines various approaches (phenotypic, genomic, behavioral, field, experimental evolution, and modeling) to characterize the co-evolution between mitochondrial and nuclear genes and its impact on male and female reproductive functions. In the end, this could be a significant step forward for our understanding of CMS, but also, more generally, of the evolution of reproductive systems and genomic conflicts.