L. Duret

Département Génétique
et Génomique
Evolutives
• Génétique et Évolution des Interactions HôtesParasites : Frédéric Fleury
• Génomes et Populations : Christian Biémont
• BioInformatique et Génomique Évolutive :
Manolo Gouy
• Baobab : Marie-France Sagot
+ INRIA Grenoble (F. Rechenman, A. Viari)
Projet HELIX (UCBL, CNRS, INRIA)
Nothing in biology makes sense
except in the light of evolution
Dobzhansky (1973)
• Les organismes vivants sont le fruit de milliards
d’années d’évolution
• Les caractéristiques de ces organismes sont le
résultat de forces évolutives (sélection, dérive, ...)
qui opèrent actuellement ou qui ont opéré par le
passé
• Pour pouvoir comprendre le fonctionnement des
organismes vivants, il est nécessaire de
comprendre leur évolution
Comprendre l’Evolution et Comprendre
le Fonctionnement du Vivant : Deux
Questions Intrinsèquement Liées
• Etudier l’évolution permet de révéler les
contraintes fonctionnelles
– Expérimentation ... naturelle
• Etudier le fonctionnement permet de
comprendre l’évolution
– Lien génotype / phénotype
Des disciplines restées longtemps
cloisonnées ...
• Biologie moléculaire:
– Disséquer (au niveau moléculaire) le fonctionnement
du gène, de la cellule, de l’organisme
– Pas (ou peu) de prise en compte de la variabilité
(population) ou de la dimension temporelle (évolution)
• Biologie des populations:
– Analyse de la variabilité intraspécifique; impact de la
sélection, démographie sur la fixation de nouveaux
variants; stratégies adaptatives
– Pas (ou peu) de connaissances sur les bases
moléculaires des caractères analysés ni sur les
mécanismes mutationnels
Vers un rapprochements des
disciplines
• Biologie moléculaire “haut débit”:
– Séquençage de génomes
– Transcriptome, protéome
– Données de polymorphisme, ...
• Biologistes moléculaires ... évolutionnistes
– La génomique au coeur de la biologie moléculaire
– L’évolution au coeur de la génomique: génomique
comparative
• Biologistes des populations ... molécularistes
– Analyse de la variabilité au niveau même du support de
l’information génétique
– Identification des bases génétiques des réponses adaptatives
Département Génétique et
Génomique Evolutives
Génomique
Evolution moléculaire
Génétique des populations
Comprendre l'évolution et le fonctionnement
des systèmes biologiques, en prenant en
compte à la fois les paramètres populationnels
et les processus moléculaires
Développements méthodologiques
• Outils d’analyses statistiques
• Outils de modélisation mathématique
• Bioinformatique (bases de données,
logiciels, algorithmes)
• => mise à disposition de la communauté
scientifique via les services web du PBIL
Pluridisciplinarité
Biologie moléculaire, informatique, biologie évolutive,
statistiques, génétique des populations, mathématiques
Baobab
V. Navratil
L. Palmeira
C. Lemaitre
E. Vautrin
Génétique et
Évolution des
Interactions HôtesParasites
G. Décelière
F. Cavalli
Bioinformatique et
Génomique Evolutive
C. Rizzon
Génomique
Populationnelle
• Comment évoluent les organismes au sein de
systèmes hôtes-parasites ?
• Quel rôle jouent les éléments transposables
dans l'évolution des génomes et dans
l'adaptation des espèces à leur environnement ?
• Quels sont les mécanismes moléculaires à
l'origine de l'évolution des séquences
génomiques et des répertoires de gènes ?
• Comment reconstruire l'histoire évolutive des espèces
à partir de séquences (phylogénie moléculaire) ?
• Comment évoluent les réseaux d'interaction
moléculaires (e.g. voies métaboliques, réseaux de
régulation, ...) ?
• ...
• la suite ...
• ... quatre présentations courtes, illustratives
des travaux menés dans chaque équipe
Développements méthodologiques
• Outils Statistiques, Bioinformatiques, ...
• => mise à disposition de la communauté
scientifique via les services web du PBIL
• Génétique et Évolution des Interactions Hôtes-Parasites :
Génétique des populations, biologie moléculaire,
modélisation mathématique
• Génomes et Populations : Génétique des populations,
biologie moléculaire, bioinformatique,
modélisation mathématique
• BioInformatique et Génomique Évolutive : Evolution
moléculaire, bioinformatique, statistiques,
génétique des populations
• Baobab : Evolution des génomes, des réseaux
biologiques, algorithmique, modélisation, analyse
de systèmes dynamiques
Evolution … du département
• 2002: Génomique Comparative: 2 équipes
– Génomes et Populations
– Bioinformatique et Génomique Evolutive (BGE)
• 2005: 4 équipes
– Génétique et Évolution des Interactions HôtesParasites
– BGE => BGE + Baobab
Projet HELIX
+ INRIA Grenoble
(UCBL, CNRS, INRIA)
(F. Rechenman, A. Viari) INRIA: M.F. Sagot, E. Tannier
D. Kahn (détachement)
Evolution … du département
• 8 nouveaux chercheurs au cours de ces quatre
dernières années:
– 2 MCU (S. Mousset, J. Varaldi)
– 4 CR CNRS (V. Daubin, P. Gibert, E. Lerat, G.
Marais)
– 1 CR INRIA (E. Tannier)
– 1 DR INRA (D. Kahn, en détachement INRIA).
Génomique Evolutive
• Etudier les processus d’évolution directement au
niveau du support moléculaire de l’information
génétique
L’évolution est un processus qui
opère sur des populations
• Les paramètres démographique jouent un rôle
majeur dans l’évolution
• Comprendre l’évolution implique d’étudier la
diversité phénotypique et génotypique au sein des
populations
Génétique et Évolution des
Interactions Hôtes-Parasites
(F. Fleury)
• Analyser la variabilité des populations et son
organisation spatio-temporelle
• Rechercher la signification adaptative et les bases
génétiques de cette variabilité
• Système hôte-parasite imbriqué (drosophiles,
hyménoptères, bactéries, virus)
• Génétique des populations, biologie moléculaire,
modélisation mathématique
Génomique populationnelle
(C. Biémont)
• Système hôte-parasite: génome-élément
transposable
• Quel est l’impact des éléments transposables sur
l’évolution de la composition, de la structure et du
fonctionnement des génomes ?
• Drosophile, anophèle, nématode
• Génétique des populations, biologie moléculaire,
bioinformatique, modélisation mathématique
Bioinformatique et Génomique Evolutive
(M. Gouy)
• Analyser les mécanismes moléculaires de
l’évolution
• Etudier l’évolution du génome pour mieux
comprendre son fonctionnement
• Bactéries, archées, eucaryotes, … séquences
• Développements méthodologiques: logiciels,
bases de données, outils statistiques
• Evolution moléculaire, bioinformatique,
statistiques, modélisation, génétique des
populations
Baobab
(M-F. sagot)
• Bourgeonnement de l’équipe BGE
• Évolution et fonctionnement des génomes
• Évolution et fonctionnement des réseaux
biologiques (réseaux métaboliques, réseaux de
régulation, d’interactions)
• Développements méthodologiques: algorithmie,
bases de connaissances, modélisation, analyse de
systèmes dynamiques
• Baobab = Biologie et Algorithmie Ou Bien
Algorithmie et Biologie
Génétique et Évolution des
Interactions Hôtes-Parasites
• Bases génétiques des adaptations, relation
génotype-phénotype et réponses aux changements
anthropiques
• Virus symbiotiques manipulateurs du
comportement des insectes parasites :
caractérisation, effets phénotypiques,
conséquences démographiques et génétiques
• Déterminants génétiques de la dépendance à
Wolbachia pour l’ovogenèse chez Asobara tabida
Génomique populationnelle
• Développement de la base de connaissances FlyGATE
dédiée aux éléments transposables du génome de la
drosophile
• Composition en éléments transposables des génomes
des populations naturelles d'Anopheles gambia
• L'influence des éléments transposables sur l'évolution
des génomes des espèces modèles drosophile et
anophèles
• Histoires évolutives des éléments transposables tirant
et Helena chez D. melanogaster et D. simulans.
• Analyse bioinformatique de la distribution des ET
dans les génomes séquencés eucaryotes
Bioinformatique et Génomique Evolutive
• Alignement triple de génomes complets: détermination des
patrons de substitution tout le long du génome
• Evolution des chromosome sexuels et du déterminisme du
sexe chez les silènes
• Analyse du génome de la paramécie (duplication
génomique; régulation épigénétique) et de trypanosomes
• Analyse statistiques de données d’expression (cancer)
• Développement d’outils (logiciels, bases de données) pour
la génomique comparative; développement d’outils
statistiques pour l’analyse de données génomiques
Baobab
• Évolution et fonctionnement des génomes
• Évolution et fonctionnement des réseaux
biologiques (réseaux métaboliques, réseaux de
régulation, d’interactions)
• Approche comparative: analyser l'empreinte
évolutive pour mieux comprendre la structure
combinatoire et la dynamique des systèmes
biologiques
• Développements de meilleurs formalismes de
modélisation mathématique et algorithmes
d'analyse des réseaux biologiques