Mots-Clés

Nématodes Parasitisme Imprinting Transcriptome Transcrits alternatifs

Description

Projet de Master co-encadré: Dr Sophie MANTELIN (équipe Interactions Plantes-Nématodes (IPN) sophie.mantelin@inrae.fr) et Dr Karine ROBBE-SERMESANT (équipe Génomique et Evolution Moléculaire Adaptative (GAME) karine.robbe-sermesant@inrae.fr)

Analyse transcriptionnelle de l’empreinte d’acclimatation à l’hôte chez le nématode phytoparasite Meloidogyne incognita

Projet de Master en Bioinformatique sur l’analyse comparative de données transcriptomiques, expression différentielle des gènes homéologues au sein de deux sous-populations d’évolution expérimentale d’acclimatation à l’hôte végétal chez le nématode à galles Meloidogyne incognita et développement d’outils spécifiques à l’analyse quantitative d’expression des transcrits alternatifs.

Les nématodes telluriques pathogènes de plantes font peser de graves menaces sur les productions agricoles. Ces vers microscopiques parasites des racines ont besoin de leur hôte végétal pour se reproduire et/ou se nourrir. Le prérequis essentiel à ces étapes d’interaction est la localisation de l’hôte [1]. Les larves infectieuses de nématodes (juvéniles de stade 2 ; J2s) qui se trouvent dans le sol sont capables de percevoir des signaux chimiques émis par les plantes et de s’orienter jusqu’aux racines en remontant ces gradients. Cependant, les récepteurs chimiques impliqués dans la perception des signaux et les neurones sensoriels médiateurs de ces réponses comportementales [2] restent à identifier chez les nématodes phytoparasites.

Le nématode à galle Meloidogyne incognita est un endoparasite sédentaire avec un large spectre d’hôtes. Des données préliminaires comportementales en chimiotaxie, établies dans l’équipe IPN, indiquent cependant un effet d’acclimatation à l’hôte sur lequel le nématode est élevé. Cela se traduit par une attraction préférentielle des J2s vers l’hôte d’origine par rapport à d’autres plantes hôtes. L’hôte sur lequel le nématode se reproduit semble donc conditionner la capacité sensorielle des larves infectieuses. Afin de confirmer cette hypothèse et de définir les gènes impactés par cette empreinte de l’hôte chez le nématode, une étude de transcriptomique comparative est en cours de développement. A partir de la population de référence de M. incognita, Morelos, deux sous-populations d’évolution expérimentale ont été produites au laboratoire : l’une maintenue sur tomate, l’autre sur figuier. A partir des J2s de ces deux sous-populations, les ARN totaux vont être isolés et séquencés (PacBio ISO-seq pour des transcrits pleine-longueur ou Illumina 2x 150bp paired-end) pour au moins trois réplicas biologiques.

Le Projet de MASTER proposé dans le cadre de cette étude porte sur l’analyse bioinformatique des données transcriptomiques qui seront mises à disposition. Les objectifs seront de déterminer si (i) des gènes sont exprimés différentiellement et (ii) s’il existe des variants d’épissage différents entre les deux sous-populations. M. incognita possède un génome triploïde résultant d’évènements d’hybridation. De ce fait, quasiment tous les gènes existent en plusieurs copies homéologues présentant des niveaux de divergence de séquence variables [3]. Il faudra donc tenir compte de cette particularité pour l’analyse transcriptionnelle différentielle et mettre en place un pipeline spécifique à l’analyse quantitative d’expression des transcrits alternatifs. Ce projet s’appuiera (i) sur la nouvelle version du génome de M. incognita  en cours de finalisation et d’annotation dans l’équipe GAME, ainsi que sur (ii) des données transcriptomiques antérieures sur les divers stades développementaux du nématode qui pourront servir de matériel de référence pour le développement des méthodes d’analyse des transcrits alternatifs, et (iii) de l’expertise du plateau de bioinformatique pour l’analyse des séquences brutes et l’étude comparative des données transcriptomique.

Références bibliographique: [1] Gang et al. (2016) “Mechanisms of host seeking by parasitic nematodes”, Mol. Biochem. Parasitol. 218 (1): 23-32 (DOI 10.1016/j.molbiopara.2016.05.007); [2] Ferkey et al. (2021) “Chemosensory signal transduction in Caenorhabditis elegans”, Genetics 217 (3): Article iyab004 (DOI 10.1093/genetics/iyab004); [3] Blanc-Mathieu et al. (2017) “Hybridization and polyploidy enable genomic plasticity without sex in the most devastating plant-parasitic nematodes”, PLOS Genetics 13: Article e1006777 (DOI 10.1371/journal.pgen.1006777

Compétences requises

Etre familié avec les lignes de commandes sous système d'opération Linux / Unix, savoir programmer avec au moins un language (Python, Perl, R), avoir un goût pour les statistiques et les analyses transcriptomiques, être capable de lire et de s'exprimer en Anglais.

Ressources informatiques

Notre institut bénéficie d'une Plateforme de Bioinformatique & Génomique avec à la fois des ressources techniques propres (serveurs informatiques de calcul et serveurs pour le stockage des données) et d'une expertise humaine dédiée au développement des projets (trois ingénieurs.es bioinformaticiens.nes à plein temps) ainsi que d'une communauté riche de Chercheurs et Professeurs biologistes programmeurs et bioinformaticiens. Par ailleurs, il sera fourni à l'étudiant de Master un PC personnel avec Linux pour la durée du stage.