Transcript Proposition these ED 251_ 2014_ IMBE ( EGE)

Proposition de sujet de thèse 2014
(A remplir par les équipes d'accueil et à retourner à Isabelle HAMMAD :
[email protected]
MASTER : Ordre de priorité de la proposition(1) :
Candidat(e)(1)
Nom - Prénom :
Date de naissance :
Cursus de second cycle (origine, années, mention) :
Mention et classement au Master (Xème sur Y) :
Sujet de doctorat proposé :
Intitulé : Impact des changements environnementaux sur la porosité génomique entre deux espèces de Chondrostomes. Conséquences sur les interactions hôte-­‐microbiome et la survie des hybrides Descriptif :
L’IMBE rassemble un potentiel de recherche fort dans les domaines clés de la biodiversité, de l’évolution et de l’écologie. Il représente aussi la possibilité de développement de thématiques à l’interface de la biologie fondamentale et appliquée. Notre sujet, qui porte sur l’évolution des interactions hôte-­‐microbiome dans un environnement aquatique méditerranéen perturbé, s’inscrit dans cette politique. Nous nous intéressons depuis plus de 20 ans à l’évolution des différentes espèces de cyprinidae européens (Gilles et al 1998) et notamment les espèces du genre Chondrostoma dans le réseau hydrogéographique rhodanien (Aspe et al. 2014, Sinama et al 2013). Le processus de spéciation est souvent vu comme l’isolement génétique définitif entre deux lignées, une zone de non-­‐retour permettant l’établissement de deux espèces. Ce phénomène s’appuie notamment sur le modèle d’un génome en mosaïque décrit par Wu et Ting en 2004. En effet, ces auteurs considèrent qu’il doit exister des régions qui se sont différenciées entre les deux espèces et qui alternent avec des zones « perméables » aux flux de gènes. Au fur et à mesure que le temps passe, le processus de spéciation se caractérise par une augmentation de ces régions différenciées jusqu’à l’établissement d’une incompatibilité totale des génomes (le plus souvent lié à une divergence génétique). Cette incompatibilité s’établirait en différents points sur les chromosomes et sa « progression » autour de ces derniers serait proportionnelle au temps (figure 1). 1 Aussi il est très surprenant de constater des hybrides entre les deux espèces de chondrostomes (Parachondrostoma toxostoma et Chondrostoma nasus) ayant divergé depuis fort longtemps (plus de huit millions d’années). Cela implique en effet une réorganisation génomique tant sur le plan structural que fonctionnel. En ce qui concerne ce premier point le processus peut être facilité par le nombre « constant » de chromosomes homologues (2N=50), un transcriptome quasiment identique et une absence de chromosome sexuel. Le deuxième point semble plus problématique car il s’agit de réguler et coordonner une série de gènes présentant des allèles qui n’ont pas été triés à partir d’un pool génique commun (effet qualitatif). En effet, le génome des deux espèces n’ayant plus été brassé depuis leur ancêtre commun, de nombreuses incompatibilités alléliques peuvent se produire (« out-­‐breeding » dépression). Le processus est encore plus complexe puisqu’il faut tenir compte de la variabilité des régions régulatrices qui peuvent entraîner des perturbations dans la quantité de transcrits exprimés. Le processus génomique commence par un individu F1 qui se caractérise par un génome nucléaire hétérozygote à 50% associé à un génome mitochondrial maternel haploïde. Attention, la population d’individus F1 n’est pas homogène, ce n’est pas une population clonale puisque pour chaque gène, les différents allèles de l’espèce A, pourront s’associer aléatoirement avec les allèles de l’espèce B. L’étape suivante sera une association entre deux individus F1, ou bien un croisement entre un individu F1 et un individu appartenant à l’une des deux espèces. Nous observons dans un premier temps, une cohabitation génomique puis, dans un second temps une sélection des combinaisons les plus stables, les plus « compatibles ». Nous nous proposons d’étudier comment se mettent en place ces combinaisons compatibles dans un hybride, et notamment comment le système immunitaire, « le soi » de chaque espèce va se réorganiser dans un génome composite. Dans un deuxième temps, nous souhaitons étudier comment la réorganisation du système immunitaire va « impacter » la réponse aux différentes communautés bactériennes (au niveau du microbiome commensal ainsi qu’au niveau du microbiome pathogénique) présentes au niveau des muqueuses. En effet, protéger le microbiome commensal (dans sa diversité et sa complexité) est d’une importance capitale puisqu’il permet la dégradation de la nourriture et l’utilisation de vitamines essentielles tout en produisant un biofilm protecteur contre les pathogènes (Maynard et al. 2012). Le système immunitaire, qui chez les vertébrés est composé de l’inné et de l’acquis, est issu d’une longue « coopération » évolutive lui permettant in fine de protéger l’hôte contre les pathogènes tout en protégeant également la diversité microbienne commensale. De plus, c’est la colonisation des bactéries commensales qui va réguler le système immunitaire inné, laissant place secondairement au système immunitaire adaptatif. En effet, elles stimulent le système immunitaire 2 inné de la larve de téléostéen en induisant une réponse inflammatoire transitoire puisqu’elles correspondent à un important stimulus antigénique. Cette co-­‐évolution hôte-­‐microbiome se fait grâce aux interactions entre les MAMPs (Microbe-­‐Associated Molecular Patterns) portés par les bactéries commensales et les PRRs (Pattern Recognition Receptors) du système immunitaire. Mais attention, ces bactéries commensales peuvent devenir dangereuses si elles colonisent un milieu non « autorisé » de l’hôte. Chez les téléostéens, les intestins, la peau et les branchies constituent les principales muqueuses faisant intervenir la barrière immunitaire (figure 2). Pour mener à bien ce sujet de thèse, nous disposons d’un savoir faire technologique et analytique sur les données NGS (Gilles et al. 2011, Meglécz et al 2011, Šimková et al 2013) et d’une solide connaissance du système immunitaire des vertébrés (Abi-­‐Rached 2002, Picard et al. 2002, Collette et al. 2003) et des chondrostomes en particulier (Simkova et al. 2012, Šimková et al. 2013). Les résultats d’une telle étude permettraient de comprendre comment les deux espèces parentales (endémique et invasive) ainsi que leurs hybrides « gèrent » leurs réponses aux communautés bactériennes commensale et pathogénique dans un milieu fortement anthropisé. Références Abi-­‐Rached L., Gilles A., Inoko H., Pontarotti P., Shiina T., 2002. Evidence of en bloc duplication in vertebrate genomes. Nature genetics, 31 : 100-­‐105. Aspe C., Jacqué M., and Gilles A. 2014. Analyse socio-­‐environnementale des canaux d’irrigation agricole. Des outils d’ajustement aux effets climatiques des variations de la ressource en eau. Revue d’Études en Agriculture et Environnement in press Collette Y, Gilles A, Pontarotti P, Olive D. 2003 A co-­‐evolution perspective of the TNFSF and TNFRSF families in the immune system. Trends Immunol. 24(7):387-­‐94. 3 Gilles A.*, Meglécz E.*, Pech N.*, Ferreira S., Malausa T. and Martin J-­‐F. 2011. Accuracy and quality assessment of 454 GS-­‐FLX Titanium pyrosequencing. BMC Genomics, 12:245. Gilles A, Lecointre G, Faure E, Chappaz R, Brun G 1998 Mitochondrial phylogeny of the European cyprinids: Implications for their systematics, reticulate evolution, and colonization time Molecular phylogenetics and Evolution 10 (1): 132-­‐143 Picard C., Gilles A., Pontarotti P., Olive D., Collette Y., 2002. Cutting edge : recruitment of the ancestral fyn gene during emergence of the adaptive immune system. J. Immunol. 168 : 2595-­‐8. Meglécz E., Piry S., Desmarais E., Galan M., Gilles A., Guivier E., Pech N. and Martin J-­‐F. 2011. SESAME (SEquence Sorter & AMplicon Explorer) : Genotyping based on high-­‐throughput multiplex amplicon sequencing. Bioinformatics, 27:277-­‐278. Sinama M., Gilles A., Costedoat C., Corse E., Olivier J-­‐M., Chappaz R. and Pech N. 2013. Non-­‐
homogeneous combination of two porous genomes induces complex body shape trajectories in cyprinid hybrids. Frontiers in Zoology 10:22 Šimková A., Civáňová K., Gettová L. and Gilles A. 2013. Genomic porosity between invasive Chondrostoma nasus and endangered endemic Parachondrostoma toxostoma (Cyprinidae) : the evolution of MHC IIB genes. Plos One, 8(6):e65883 Simkova A., Navratilova P., Davidova M., Ondrackova M., Sinama M., Chappaz R., Gilles A. and Costedoat C. 2012. Does invasive Chondrostoma nasus shift the parasite community structure of endemic Parachondrostoma toxostoma in sympatric zones ? Parasites & Vectors, 5:200 Wu CI, Ting CT. Genes and speciation. (2004) Nature Reviews genetics, Volume: 5 Issue: 2 Pages: 114-­‐
122 Programme finançant la recherche : Contrat laboratoire
obtenu : 50K€
envisagé :
Directeur(s) de thèse proposé(s)
(limiter au plus à deux personnes principales, dont au moins une titulaire de l'HDR)
Directeur HDR proposé
Nom - Prénom : CHAPPAZ Rémi
Corps : PR
Laboratoire (i.e. formation contractualisée de rattachement, éventuellement équipe au sein de cette formation) : IMBE
Adresse mail : [email protected]
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
Dubut V, Fouquet A, Voisin A, Costedoat C, Chappaz R, Gilles A. (2012) From Late Miocene to
Holocene: Processes of Differentiation within the Telestes Genus (Actinopterygii: Cyprinidae).
PLoS ONE 7(3): e34423. doi:10.1371/journal.pone.0034423
E. Corse, G. Neve, M. Simana, N. Pech, C. Costedoat, R. Chappaz and A. Gilles. 2012. Plasticity of
ontogenetic trajectories in cyprinids: a source of evolutionary novelties. Biological Journal of the
Linnean Society, 2012, 106, 342–355. With 4 figures
4 M. Durbec, B. Nguyen Thé Fontez, J. Grey, C. Harrod, N. Stolzenberg, R. Chappaz and L. Cavalli.
2010. Biological influences on inter and intraspecific isotopic variability among paired
chondrostomes fishes. C.R. Biologies. Doi 10.1016/j.crvi 2010
Vincent Dubut, Rémi Grenier, Emese Meglécz, Rémi Chappaz , Caroline Costedoat, Delphine
Danancher, Stéphane Descloux, Thibaut Malausa, Jean-François Martin, Nicolas Pech, André
Gilles. 2010. Isolation and characterization of 55 novel polymorphic microsatellite loci for the
critically endangered Zingel asper L. (Actinopterygii: Perciformes: Percidae). European Journal of
Wildlife Research DOI 10.1007/s10344-010-0421-x
Corse E., Costedoat C., Chappaz R., Pech N., Martin J.-F. & Gilles A., 2010. PCR-based method for
diet analysis in freshwater organisms using 18S rDNA barcoding on faeces. Molecular Ecology
Resources, 10, 96-108.
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années :
Nom : SINAMA Melthide
Intitulé : Cinétique spatiale et temporelle de zones hybrides. Unicité et diversité au sein du modèle
Chondrostomes. Application pour la conservation d’espèces d’intérêt patrimonial.
Type d'allocation : Région Entreprise
Date de début de l'allocation de doctorat : novembre 2009
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : Juillet 2013 (ATER 6 mois)
Programme finançant la recherche : Contrats laboratoire
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : Salariée
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 20%
Nom : CORSE Emmanuel
Intitulé : Le "bar-coding alimentaire": développement d'un nouvel outil d'écologie moléculaire pour les
milieux d'eau douce. Exemple au travers de l'étude de la zone hybride Durance entre les deux
Chondrostomes français
Type d'allocation : Région Entreprise
Date de début de l'allocation de doctorat : octobre 2006
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : Septembre 2010 (ATER 1an)
Programme finançant la recherche : Contrats
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : Ingénieur Recherche contactuel
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 20%
Nom : DURBEC Martial
Intitulé : Ecologie et biologie de deux espèces de poissons cyprinidés de la rivière Durance, le blageon et
le spirlin.
Type d'allocation : CIFRE EDF
Date de début de l'allocation de doctorat : novembre 2006
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : Juillet 2010 (ATER 1an)
Programme finançant la recherche : Contrats laboratoire
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : Salariée
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 30%
Autre directeur proposé (éventuellement)
Nom - Prénom : GILLES André
Corps : MCF
Adresse mail : [email protected]
5 Laboratoire (i.e. formation contractualisée de rattachement, éventuellement équipe au sein de cette formation) : IMBE
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
Corse E., Rampal J., Cuoc C., Pech N., Perez Y., and Gilles A. 2013. Phylogenetic analysis of
thecosomata blainville, 1824 (holoplanktonic opisthobranchia) using morphological and molecular
data. PLoS One, 12 ;8(4):e59439 IF:4,411
Gettová L., Gilles A., Berrebi P. and Šimková A. 2013. The 454 GS-FLX isolation and
characterisation of microsatellites in Barbus meridionalis and cross-species amplification in three
European tetraploid Barbus species : a tool for studying population genetics in hybrid zones.
Molecular Ecology Resources, 13:966-968 IF:7,432
Corse E., Nève G., Sinama M., Pech N., Costedoat C., Chappaz R., Gilles A. 2012. Plasticity of
Ontogenetic Trajectories in Cyprinids: a Source of Evolutionary Novelties. Biol. J. Linn. Soc.
106 : 342-355. IF :2,166
Dubut V., Fouquet A., Voisin A., Chappaz R., Costedoat C., and Gilles A. 2012. From Late Miocene
to Holocene: Processes of differentiation within Telestes genus, Actinopterygii: Cyprinidae. Plos
One. 7(3): e34423. IF : 4,411
Fouquet A., Noonan B.P, Rodrigues M.T., Pech N., Gilles A., and Gemmell N.J. 2012. Multiple
Quaternary Refugia in the Eastern Guiana Shield Revealed by Comparative Phylogeography of 12
Frog Species. Systematic biology, 61(3):461-89, IF :9,532
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : CORSE Emmanuel
Intitulé : Le "bar-coding alimentaire": développement d'un nouvel outil d'écologie moléculaire pour les
milieux d'eau douce. Exemple au travers de l'étude de la zone hybride Durance entre les deux
Chondrostomes français
Type d'allocation : Région Entreprise
Date de début de l'allocation de doctorat : novembre 2006
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : Juillet 2010 (ATER 1an)
Programme finançant la recherche :
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) :
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 80%
6