Rôle des éléments transposables dans l’histoire évolutive des gènes dupliqués chez les drosophiles

Type de poste
Niveau d'étude minimal
Dates
Durée du poste
Contrat renouvelable
Contrat non renouvelable
Date de prise de fonction
Date de fin de validité de l'annonce
Localisation
Adresse

Université Lyon 1
69100 Villeurbanne
France

Contacts
Emmanuelle Lerat
Carène Rizzon
Email du/des contacts
emmanuelle.lerat@univ-lyon1.fr
carene.rizzon@univ-evry.fr
Description

Nous proposons un sujet de thèse dans le domaine de la bioinformatique évolutive à l'Université de Lyon au sein de l’UMR 5558 LBBE sous la direction de Emmanuelle Lerat et Carène Rizzon (LaMME, Université Evry).

Le financement proposé est via le concours de l'école doctorale E2M2 à laquelle le LBBE est rattaché.

Résumé : Au sein des génomes, les gènes dupliqués (paralogues) sont formés par différents mécanismes tels que la duplication complète du génome ou de chromosomes, l’action d’éléments transposables (ET), les duplications segmentales, et les duplications en tandem(1). Ces gènes, après duplication, peuvent être soumis à différents processus évolutifs permettant leur maintien ou leur perte (acquisition d’une nouvelle fonction, partage de la fonction ancestrale, pseudogénisation, redondance fonctionnelle par effet de dosage)(1). Ces gènes dupliqués constituent des familles de gènes et ont une grande importance dans la formation de nouveaux gènes et pour créer de la nouveauté génétique dans les organismes. Beaucoup de nouvelles fonctions de gènes ont évolué grâce à ce mécanisme. Par exemple, il a contribué de manière importante à l’évolution des programmes de développement chez de nombreux organismes ou a permis l’adaptation à des stress(2,3).

Cependant, l’ensemble des processus permettant le maintien des gènes dupliqués au sein des génomes reste mal connu. En particulier, on connaît mal l’influence des ET à ce niveau. Les ET sont des séquences répétées qui ont la capacité de se déplacer dans les génomes. Ils sont maintenant reconnus comme ayant un impact important dans l’évolution des génomes et l’adaptation des espèces(4). Récemment, nous avons pu montrer que les gènes dupliqués humains sont associés à moins d’ET comparé aux gènes en simple copie, mais qu’un lien fort existe avec l'essentialité des gènes(5). Dans une autre étude, nous avons pu montrer qu’il y a davantage de conservation des modifications épigénétiques au niveau des gènes dupliqués humains au sein d’une même famille quand ils partagent des environnements similaires en ET, suggérant un rôle de la présence différentielle d’ET dans la divergence des gènes dupliqués via des variations du paysage épigénétique(6).

Chez l’espèce modèle Drosophila melanogaster, il a été montré que les gènes dupliqués constituent de l’ordre de 40 % de l’ensemble des gènes(1) dont la majorité serait issue de duplications en tandem(7). Les gènes dupliqués les plus récents semblent plus souvent soumis au mécanisme de néo-fonctionnalisation(8) et leurs fonctions seraient principalement reliées aux réponses à des stress environnementaux(9). Au sein de ce génome, on trouve de l’ordre de 15% d’ET dont la répartition n’est pas aléatoire(10). On peut donc se poser la question de savoir quelle est l’importance des ET dans le maintien des différentes familles de gènes dans cette espèce. De plus, il existe plusieurs dizaines de génomes séquencés d’espèces de drosophile pour lesquels ont connaît mal l’étendue du répertoire de familles de gènes et l’impact des ET sur leur devenir.

Le but de ce projet est d’étudier les familles de gènes au sein des génomes de plusieurs espèces de drosophiles afin de retracer leur histoire évolutive et de déterminer l’impact des ET dans leur formation et leur maintien. Pour cela, trois axes sont envisagés :

Axe 1 : identifier les familles de gènes dans chaque espèce, en incluant les pseudogènes, et retracer leur histoire évolutive, notamment leur date d’apparition, dans un contexte phylogénétique, ainsi que le mécanisme sous-jacent.

Axe 2 : associer la présence d’ET près de ces gènes dupliqués pour déterminer leur influence sur la formation et le devenir de ces gènes dans les différentes espèces.

Axe 3 : associer la présence d'ET près des gènes dupliqués et la conservation fonctionnelle entre paires de gènes dupliqués en utilisant des données de « gene ontology » et des données de réseaux d'interactions protéine-protéine chez D. melanogaster.

Compétences requises : ce projet implique l’utilisation intensive de ressources informatiques du fait des analyses génomiques à effectuer. Il nécessite donc des connaissances solides en bioinformatique et programmation, mais aussi une bonne maîtrise des concepts de génomique évolutive.

Références:
1. Zhang. Trends Genet. 2003
6. Lannes et al. Genes 2019 Genes
2. Knoll and Carroll. Science 1999
7. Zhou et al. Genome Res. 2008
3. Kondrashov. Proc Biol Sci. 2012
8. Assis and Bachtrog. PNAS 2013
4. Bourque et al. Genome Biol. 2018
9. Zhong et al. BMC genomics 2013
5. Correa et al. Soumis.
10. Adams et al. Science 2000

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