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Sexuality is the most ancestral and common reproductive system but several forms of reproduction without sex exist. This requires modifications of female meiosis, for the production of unreduced gametes. The genomic consequences of asexuality have been well studied but much less is known about the cellular and molecular changes at the origin of new types of meiosis in asexuals. In my thesis, I first explored how asexual females are produced in the nematode species Mesorhabditis belari. I discovered that during meiosis, homologous chromosomes undergo crossing-overs. However, meiosis I is abortive due to a default in anaphase B. Meiosis II next proceeds normally giving rise to diploid oocytes with an assortment of non-sister chromatids. The theory predicts that species undergoing such modified meiosis with recombination should have a widely homozygous genome. However, our collaborators demonstrated that the genome of M. belari is widely heterozygous, which raised a paradox. Using a combination of cytology and genomics we uncovered this species undergoes a new type of meiosis, which we named Directed Chromatid Assortment (DCA), whereby the two recombinant chromatids of a given pair of chromosomes co-segregate during the meiotic division. We demonstrated that DCA allows the maintenance of genome-wide heterozygosity in an asexual, despite recombination. In parallel, I searched for genes involved in oocyte determination, using molecular and cytological tools. In doing so, I developed the CRISPR Cas9 technique in M. belari. Finally, I wrote a review which summarizes my readings and thoughts on the importance of cytological approaches for the study of asexuality.; La sexualité est le mode reproduction le plus ancien et le plus courant, pourtant de nombreuses formes de reproduction sans sexualité existent. Celles-ci requièrent des modifications de la méiose chez les femelles, afin de produire des gamètes non réduits. Si les conséquences génomiques de l’asexualité ont été extensivement étudiées, nous ne savons que peu de choses sur les changements cellulaires et moléculaires à l’origine des nouveaux types de méiose chez les asexués. Lors de ma thèse, j’ai en premier lieu exploré comment les femelles asexuées sont produites chez l’espèce de nématode Mesorhabditis belari. J’ai découvert que durant la méiose, les chromosomes homologues effectuent des crossing-overs et donc recombinent. De plus, la méiose I est abortive, ceci étant dû à un défaut au court de l’anaphase B. Par la suite, la méiose II se déroule classiquement et génère des ovocytes diploïdes contenant un assortiment de chromatides non sœurs. La théorie prédit que dans une espèce soumise à une telle méiose avec des évènements de recombinaison, le génome de cette espèce devrait être largement homozygote. Or, nos collaborateurs ont démontré qu’en réalité M. belari possède un génome hétérozygote, ce qui, de ce fait, constitue un paradoxe. En combinant des approches de cytologie et de génomique, nous avons révélé que cette espèce subit une méiose d’un nouveau type que nous avons nommé « Directed Chromatid Assortment » (DCA). Selon le DCA, les deux chromatides recombinantes d’une paire donnée de chromosomes co-ségrègent ensemble durant la division méiotique. En somme, nous avons démontré que le DCA permet le maintien de l’hétérozygotie du génome de l’espèce en dépit de la présence de recombinaison. En parallèle de ce travail, j’ai recherché les gènes impliqués dans la détermination du type d’ovocytes chez M. belari en usant d’outils moléculaires et cytologiques. Pour cela, j’ai développé la technique de transgénèse CRISPR Cas9 chez M. belari. Enfin, j’ai rédigé une revue qui référence mes lectures et mes réflexions sur l’importance de l’approche cytologique dans l’étude de l’asexualité.

In pseudogamous species, females use the sperm of males from another species to activate their oocytes and produce females, without using the sperm DNA. Here we report a novel reproductive strategy found in the pseudogamous nematodeMesorhabditis belari, which produces its own males at low frequency. We find that the 8% of M. belari males are necessary to fertilize all oocytes but pass on their genes only to males, and never to females. Thus, the production of males has no impact on the genetic diversity of females. Using game theory, we show that the production of males at low frequency constitutes an efficient strategy only if sons are more likely to mate with their sisters. We validate this prediction experimentally by revealing a mating preference between siblings. We uncover the remarkable reproductive strategy of parthenogenetic females that pay the cost of producing males while males do not spread their genes.In parallel, we tried to understand the cellular and molecular basis at the origin of such a reproductive mode. In amphimixis embryos, female meiosis produces an haploid pronucleus and ploidy is restored with the male haploid pronucleus. In gynogenetic embryos, paternel DNA don't decondense, female meiosis is incomplete leading to a diploid pronucleus in order to maintain the diploidy of the organism. We then studied the early development of the embryos of M. belari and the type of sex determinism in this species, Chez les espèces pseudogames, les femelles utilisent les spermatozoïdes des mâles d'autres espèces pour activer leurs ovocytes et produire de nouvelles femelles sans utiliser l'ADN paternel. Ici, nous montrons un nouveau mode de reproduction pseudogame découvert chez l'espèce de nématode Mesorhabditis belari chez qui 8% de mâles conspécifiques sont présents. Ces mâles sont nécessaires pour féconder les ovocytes mais leurs gènes ne seront transmis qu'à leur fils et non à leurs filles. En effet, les femelles produisent deux types d’ovocytes, un type amphimixique où les ADN paternel et maternel constitueront le génome du zygote qui deviendra un mâle et un type gynogénétique ou l’ADN paternel déclenchera le développement du zygote mais où seul l’ADN maternel constituera le génome du zygote qui deviendra une femelle. Ainsi, la production de mâles n'a pas d'incidence sur la diversité génétique des femelles. Par une approche de théorie des jeux, nous avons montré que la production des mâles dans une faible proportion constitue une stratégie évolutivement stable seulement si les fils sont plus enclins à se reproduire avec leurs sœurs. Nous avons validé cette prédiction par une approche expérimentale en montrant une préférence entre les frères et les soeurs pour la reproduction.En parallèle, nous nous sommes intéressés aux bases moléculaires et cellulaires soutenant un tel mode de reproduction. Dans les embryons amphimixiques, la méiose femelle produit un pronoyau haploïde et la diploïdie est restaurée grâce au pronoyau paternel également haploïde. Dans les embryons gynogénétiques, l’ADN paternel ne se décondense pas, la méiose femelle est incomplète et produit un pronoyau diploïde afin de maintenir la diploïdie du zygote. Nous avons donc étudié le développement précoce des embryons de M. belari, et essayé de comprendre le type de déterminisme du sexe présent chez cette espèce