Hdr Année : 2023

Evolutionary genomics of gene families

Génomique évolutive de familles de gènes

Résumé

Ces dernières années, les avancées en génomique ont montré à quel point les génomes des plantes sont dynamiques. Parmi les évènements qui ont modelé la structure des génomes tels qu’ils sont aujourd’hui, les duplications sont prépondérantes. Qu’il s’agisse de polyploïdisation, de duplications de fragments chromosomiques, ou de gènes en tandem, les duplications successives augmentent le nombre de certains gènes et sont à l’origine de leur organisation en familles multigéniques. Le mécanisme de l’épissage alternatif, qui permet la transcription de plusieurs ARN différents (et potentiellement la traduction de plusieurs protéines) à partir du même gène, offre un niveau supplémentaire de complexité entre le contenu en gène d’un individu et son phénotype. Cette complexité peut être le support de l’adaptation si elle est soumise à la sélection. Face aux changements climatiques, comprendre quels sont les mécanismes (aux échelles intra- et interspécifiques) qui permettent aux espèces végétales de s’adapter est primordial pour la recherche agronomique. Après avoir étudié l’organisation des génomes des plantes et leur évolution structurale à travers un locus d’intérêt chez les blés, je me suis posé la question du rôle adaptatif des modifications structurales des génomes. Ainsi, les recherches que j’effectue sont consacrées à l’étude des mécanismes moléculaires ou évolutifs connus dans les génomes, tels que les duplications, pour documenter leur variabilité aux échelles intra- et interspécifiques et déterminer dans quelle mesure ils peuvent être le support de l’adaptation. Le premier volet a été consacré à l’analyse de l’évolution de plusieurs paires de gènes dupliqués, puis ces travaux m’ont conduite à l’étude de la dynamique évolutive des plusieurs familles multigéniques et de leur rôle potentiel dans l’adaptation. J’ai analysé l’évolution de familles de gènes sans a priori fonctionnel, et d’autres ayant des fonctions connues. Parmi ces dernières, les récepteurs à LRR (‘Leucine Rich Repeat’), intervenant dans les mécanismes de perception de l’environnement biotique et abiotique, ont été au cœur de la thèse de C. Gottin que j’ai co-encadrée. Les analyses phylogénétiques ont permis de documenter l’histoire évolutive des familles de gènes (identification des évènements d’expansions par exemple), et les variations des séquences ont servi de support pour rechercher des traces de sélection (notamment en contrastant paralogues et orthologues). Plus récemment je me suis intéressée à l’évolution de l’épissage alternatif et son rôle potentiel dans l’adaptation dans le cas particulier de la domestication. Mes recherches futures suivront deux axes. Le premier sera consacré à approfondir l’étude de l’évolution de la famille des récepteurs à LRR et en particulier l’évolution du domaine LRR qui joue un rôle central dans les interactions protéines-protéines. Je caractériserai, d’une part, la variabilité intra-spécifique de cette famille au sein de plusieurs accessions de riz dont les génomes sont séquencés, notamment dans un cadre de pangénomique (pan-LRRome). D’autre part, je m’intéresserai à la variabilité interspécifique pour caractériser l’évolution du domaine LRR impliqué dans la spécificité des reconnaissances moléculaires. Je propose également d’aborder l’étude de cette famille de gènes chez les blés. Le deuxième axe sera le développement des recherches sur l’épissage alternatif. L’objectif est d’une part de documenter la variabilité intraspécifique et l’héritabilité de l’épissage alternatif, prérequis pour estimer le rôle que ce mécanisme peut jouer dans l’adaptation. D’autre part, j’aborderai la question de son rôle biologique en étudiant sa conservation à l’échelle interspécifique chez les Légumineuses.
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  • HAL Id : tel-04191017 , version 1

Citer

Nathalie Chantret. Génomique évolutive de familles de gènes. Sciences du Vivant [q-bio]. Université de Montpellier, 2023. ⟨tel-04191017⟩
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