Sélection naturelle sur le génome et bases développementales de l'adaptation morphologique dans les dents de rongeurs muridés

Chercheur UNIL impliqué

Prof Marc Robinson-Rechavi, Faculté de biologie et médecine

Partenaires

Dr Marie Sémon, ENS, Université de Lyon
Dr Sophie Pantalacci, ENS, Université de Lyon

Discipline

Biologie évolutive

Descriptif

Pour comprendre comment la biodiversité s’est construite, il faut disséquer les rôles intriqués de la sélection naturelle et des contraintes développementales dans l’adaptation. Par exemple, il a été proposé qu’un gène exprimé précocement dans le développement, ou exprimé dans plusieurs organes, ait moins de chances de fixer des mutations adaptatives. Nous proposons de nous focaliser sur une structure, la molaire, dont le rôle adaptatif est clair et le déterminisme moléculaire en grande partie connu. Nous l’étudierons dans un groupe d’espèces, les rongeurs muridés, où les variations de forme de dent d’une part, et des génomes complet d’autre part, sont bien documentés. Nous chercherons d’abord des traces de sélection positive dans des gènes exprimés dans les dents (séquences codantes et régulatrices prédites bioinformatiquement). Nous nous demanderons s’ils sont exprimés de manière précoce ou tardive, et s’ils sont spécifiques des dents ou non. Nous pourrons ensuite quantifier l’intensité de la sélection en fonction des contraintes développementales. Ce projet est une belle occasion de réunir pour la première fois deux partenaires dont les compétences sont à la fois polymorphes et complémentaires autour de l’évo-dévo et de la génomique : l’équipe Pantalacci/Sémon (PS, ENS Lyon/Univ Lyon1), qui est spécialiste en évo-dévo des dents de rongeurs et transcriptomique comparative, et l’équipe Robinson-Rechavi (RR, UNIL) qui étudie l’impact des contraintes développementales sur l’évolution des génomes. Il servira de preuve de concept pour un projet étendu à la caractérisation des régions régulatrices et de l’expression pendant le développement des molaires chez plusieurs espèces.

Calendrier

Phase 1: préparation des données et analyses de sélection positive sur les séquences codantes (Juin-novembre 2018)

Echantillons et séquençage: La collection de nouveaux échantillons sera réalisée à Lyon (stades précoces et tardifs chez la souris : 11, 13,5, 20,5 jours, PN3 ; chez le hamster : 10, 11, 15 jours, PN1, PN3), ainsi que la préparation des ARN et des banques. Le séquençage sera réalisé à la plateforme de l'UNIL (GTF).
Séquences codantes : Préparation des données et analyses de sélection positive: Intégration des génomes et transcriptomes disponibles dans le pipeline CAARS pour extraire les séquences codantes (Lyon). Les analyses de sélection positive seront réalisées à Lausanne, et les analyses d’évolution répétée à Lyon.
Séquences régulatrices : Pour les trois espèces qui nous intéressent particulièrement, nous avons les génomes de la souris, du hamster, de la souris épineuse, mais pas de la gerbille. Au total, 19 génomes de rongeurs sont disponibles (Ensembl) et aideront à la détection des régions régulatrices. L’analyse phylogénomique des séquences régulatrices de rongeurs permettra de caractériser leur évolution.

Phase 2: Intégration des données d’expression dans Bgee et analyse de sélection positive en regard de l’expression (novembre 2018 - mai 2019)

Intégration des données RNAseq dans Bgee : nous ferons une annotation détaillée des molaires de mammifères et de leur développement dans l'ontologie Uberon, utilisée dans Bgee et référence en bioinformatique ; nous intégretons les données du projet dans Bgee, avec annotation manuelle à Uberon et aux conditions expérimentales. Une mise à jour de Bgee sera prévue au cours de ce projet, permettant la mise à disposition des données et des résultats de calculs correspondants (calls d'expression, conservation évolutive).
Croisement des données de sélection positives obtenues en phase 1 avec les timing d’expression

Trois réunions de travail seront organisées alternativement à Lausanne et à Lyon, suivant le planning approximatif suivant : Mai 2018 / Novembre 2018 /Mai 2019. Les deuxième et troisième réunions seront notamment consacrée à la mise en place de la suite du projet (détermination de faisabilité, dégagement d'axes précis, personnels clés).