DEA D

Offre de stage de Master / Master Internship offer
Tuteur du stage et Laboratoire d’accueil / Internship supervisor and Host laboratory:
Laboratoire : IGFL, ENS de Lyon, équipe Génomique évolutive des vertébrés dirigée par JeanNicolas VOLFF
Tuteur : Delphine Galiana, MCF ENS et Emilien Voldoire, 2ème année de thèse.
Titre du projet de recherche / Research project title:
Analyse de l’impact de la duplication de génomes spécifique des poissons téléostéens sur une
famille de gènes, les gènes sox, et plus particulièrement sox11 et sox4.
Description du projet / Project description:
Toutes les espèces actuelles descendent du même ancêtre commun. Une espèce, d’un point de vue
biologique, se définie par son isolement reproductif. D’un point de vue moléculaire, une espèce se
caractérise par son génome, c’est à dire son contenu en gènes et leur expression. L’obtention de
plusieurs espèces à partir du même ancêtre commun (autrement dit l’obtention de plusieurs
génomes à partir d’un seul génome) résulte de plusieurs mécanismes au cours de l’évolution, parmi
lesquels les duplications de génomes et autres évènements de polyploïdisations. En effet, les
duplications de gènes et de génomes ont été un mécanisme important pendant l’évolution. Plus
particulièrement, dans le lignage des vertébrés, au moins trois évènements de duplication de
génomes ont eu lieu : les deux premiers, appelées 1R et 2R, pendant l’évolution précoce des
vertébrés ; et un troisième, 3R, spécifique du lignage des poissons téléostéens. Les événements de
polyploïdisations sont considérés comme pouvant être impliqués dans les mécanismes de spéciation
via, entre autre, l’apport de matériel génétique supplémentaire pouvant être soumis à des
modifications (mutations, délétions, réarrangements…) et permettant la création de nouveaux gènes
et de nouvelles fonctions. Cependant, l’impact direct des duplications sur la biodiversité et la
complexité des organismes est encore controversé au sein de la communauté scientifique. C’est
dans ce contexte que se place le projet proposé. En effet, nous souhaitons aborder cette question à
travers l’analyse systématique d’une famille de gènes (les gènes sox) au sein des vertébrés, et plus
particulièrement au sein des poissons téléostéens qui présentent une biodiversité étonnante et qui
ont subit au moins une duplication de génome supplémentaire. Les gènes sox, codant pour des
facteurs de transcription, sont impliqués dans de nombreux processus biologiques fondamentaux, en
particulier pendant le développement. Le plus connu d’entre eux étant le gène du déterminisme du
sexe chez les mammifères sry. Au jour d’aujourd’hui, trente membres ont été décrits chez les
vertébrés, seulement vingt sont présents chez les mammifères. Si des études fonctionnelles ont mis
en évidence une possible redondance pour certains d’entre eux, il semble cependant que chacun des
membres de cette famille puisse présenter un profil d’expression, voire une fonction, spécifique
indiquant leur spécialisation au cours de l’évolution. Dans le cadre de ce projet, nous proposons
dans un premier temps de compléter les analyses bioinformatiques en recherchant tous les membres
de la famille sox chez les vertébrés, et en particulier chez les cinq poissons téléostéens à génomes
séquencés. Cette première analyse permettra d’avoir une vue d’ensemble du contenu en gènes sox
de chaque espèce, ainsi qu’une idée de l’impact de la duplication de génome spécifique des
poissons sur le nombre et le type de gènes sox présents dans chaque espèce. Dans un second temps,
nous proposons de réaliser une analyse fonctionnelle systématique de tous les membres de la
famille sox chez quatre espèces de poissons : deux à génome séquencé (le poisson zèbre et le
médaka) et deux à génome non séquencé (le platy et le guppy) afin de pouvoir aborder la question
de la relation entre contenu en gène sox (duplication puis perte différentielle ou non en fonction de
l’espèce et du gène), fonction du gène considéré et spéciation.
Ce sujet de stage est intéressant à double titre : 1) le domaine de l’évolution moléculaire est de plus
en plus mis en avant du fait des nouvelles techniques de séquençage qui ne cessent de progresser ;
2) ce stage permet d’aborder plusieurs domaines de la biologie : bioinformatique, biologie
moléculaire et biologie fonctionnelle. De plus, ce stage permet de connaitre un modèle
expérimental que sont les poissons téléostéens, poisson zèbre, médaka, mais plus particulièrement
les platys qui sont peu utilisés et font encore parti des modèles originaux en biologie.
Publications du laboratoire (5 max) / Lab publications (5 max):
• Böhne A., Zhou Q., Darras A., Schmidt C., Schartl M., Galiana-Arnoux D., Volff J.N.
(2010) Zisupton – a novel superfamily of DNA transposable elements recently active in fish.
Molecular Biology and Evoluion, Advance access published August 27, 2011.
• Bohne, A., A. Darras, H. D'Cotta, J.F. Baroiller, D. Galiana-Arnoux, and J.N. Volff. 2010. "The
vertebrate makorin ubiquitin ligase gene family has been shaped by large-scale duplication and retroposition
from an ancestral gonad-specific, maternal-effect gene." BMC Genomics 11: 721.
• J.N. Volff, F. Brunet, A. Böhne, D. Galiana-Arnoux (2009) Evolution of fish genomes.
• M. Schartl, D. Galiana-Arnoux, C. Schultheis, A. Böhne and J.N. Volff (2009) A primer on
sex determination in poeciliids. Biology of Poeciliids.
• A.Böhne, C. Schultheis, D. Galiana-Arnoux, A. Froschauer, Q. Zhou, C. Schmidt, Y. Selz,
C. Ozouf-Costaz, A. Dettai, B. Ségurens, A. Couloux, S. Bernard-Samain, V. Barbe, S.
Chilmonczyk, F. Brunet, M. Sémon, M. Schartl and J.N. Volff (2009) Molecular analysis of the sex
chromosomes of the platyfish Xiphophorus maculatus : towards the identification of a new type of
master sexual regulator in vertebrates. Integr Zool 4 (3): 277-284