Bocco_Steven_2015_memoire - Papyrus : Université de Montréal

Université de Montréal
Évolution à fine échelle des sites d’épissage des introns dans les gènes des oomycètes
par
Steven Sêton Bocco
Département de biochimie et médecine moléculaire
Faculté de médecine
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures
en vue de l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.)
en bio-informatique
août, 2015
c
Steven Sêton Bocco, 2015.

Université de Montréal
Faculté des études supérieures
Ce mémoire intitulé:
Évolution à fine échelle des sites d’épissage des introns dans les gènes des oomycètes
présenté par:
Steven Sêton Bocco
a été évalué par un jury composé des personnes suivantes:
Sylvie Hamel, président-rapporteur
Miklós Cs˝urös, directeur de recherche
Simon Joly, membre du jury
Mémoire accepté le: 29 septembre 2015

RÉSUMÉ
Les introns sont des portions de gènes transcrites dans l’ARN messager, mais retirées pendant
l’épissage avant la synthèse des produits du gène. Chez les eucaryotes, on rencontre les introns
splicéosomaux, qui sont retirés de l’ARN messager par des splicéosomes.
Les introns permettent plusieurs processus importants, tels que l’épissage alternatif, la dé-
gradation des ARNs messagers non-sens, et l’encodage d’ARNs fonctionnels. Leurs rôles nous
interrogent sur l’influence de la sélection naturelle sur leur évolution. Nous nous intéressons
aux mutations qui peuvent modifier les produits d’un gène en changeant les sites d’épissage
des introns. Ces mutations peuvent influencer le fonctionnement d’un organisme, et constituent
donc un sujet d’étude intéressant, mais il n’existe actuellement pas de logiciels permettant de les
étudier convenablement. Le but de notre projet était donc de concevoir une méthode pour détecter
et analyser les changements des sites d’épissage des introns splicéosomaux.
Nous avons finalement développé une méthode qui repère les évènements évolutifs qui
affectent les introns splicéosomaux dans un jeu d’espèces données. La méthode a été exécutée
sur un ensemble d’espèces d’oomycètes. Plusieurs évènements détectés ont changé les sites
d’épissage et les protéines, mais de nombreux évènements trouvés ont modifié les introns sans
affecter les produits des gènes.
Il manque à notre méthode une étape finale d’analyse approfondie des données récoltées.
Cependant, la méthode actuelle est facilement reproductible et automatise l’analyse des génomes
pour la détection des évènements. Les fichiers produits peuvent ensuite être analysés dans chaque
étude pour répondre à des questions spécifiques.
Mots clés: intron, évolution, eucaryote, épissage, gène.

ABSTRACT
Introns are portions of genes transcribed into messenger RNA, but removed during RNA
splicing. In eukaryotes, they are called spliceosomal introns as they are removed by spliceosomes.
Introns allow many important processes such as alternative splicing, nonsense-mediated decay
and functional-RNA coding. These roles leads to the question of the influence of natural selection
on evolution of introns. We focus on mutations that are able to change gene products by modifing
introns splice sites. These mutations seems to be an interesting topic as they can affect proteins,
but there is currently no software to study them properly. The aim of our project was to design a
method to detect and analyze changes in splice sites of spliceosomal introns.
We finally developed a method that locates the evolutionary events on splice sites of spliceo-
somal introns in a given species set. The method was performed on a set of oomycetes. Several
detected events change splice sites and proteins, but there is also many events that seems to
modify introns without affecting gene products.
Our method lacks a final step for thorough analysis of the collected events. However, the
current method is easily reusable and automates genome analysis for the detection of events. The
resulting files can then be analyzed in each study to answer specific questions.
Keywords: intron, evolution, eukaryote, splicing, gene.

TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ ......................................... iii
ABSTRACT ........................................ iv
TABLE DES MATIÈRES ................................ v
LISTE DES TABLEAUX ................................. ix
LISTE DES FIGURES .................................. x
LISTE DES SIGLES ................................... xi
REMERCIEMENTS ................................... xii
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION .......................... 1
1.1 Définition et propriétés des introns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Définition................................. 1
1.1.2 Phasesd’introns ............................. 1
1.1.3 Classesd’introns ............................. 2
1.1.4 Structure des introns splicéosomaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Rôles et fonctions des introns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1 Épissagealternatif ............................ 4
1.2.2 Dégradation des ARNs messagers non-sens . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.3 Encodage d’ARNs fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Évolutiondesintrons ............................... 8
1.3.1 Origine des introns splicéosomaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3.2 Mécanismes d’évolution des introns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3.2.1 Évolution des introns par mutations introniques globales . . . 10
1.3.2.2 Évolution des introns par mutations introniques locales . . . 11
1.3.2.3 Impact des mutations introniques sur les produits des gènes . 13