Titre du stage: Evolution in silico des éléments transposables : Mieux comprendre la dynamique des éléments transposables par une stratégie multi-approche
Description du sujet:
Les éléments transposables sont des séquences répétées dans les génomes, capables de se déplacer et de se dupliquer. Leurs propriétés en font d’excellents exemples de séquences d’ADN «égoïstes», dédiées à leur maintien dans les génomes malgré leur effet neutre, voire délétère, sur le phénotype de l’individu qui les porte. De part leur universalité, leur diversité et leurs propriétés, les éléments transposables constituent une force majeure de l’évolution des génomes.
Il est désormais possible, grâce aux génomes séquencés, d’accumuler massivement des séquences d’éléments transposables. Pourtant, leur mode d’évolution reste mal compris. En effet, l’activité des éléments est soumise principalement à un mode de sélection intra-génomique (entre les séquences au sein du génome), contrairement aux gènes traditionnels qui sont soumis à la sélection Darwinienne (inter-individuelle au sein de la population). Les pressions de sélection sont donc différentes. La capacité à être mobilisé repose sur une interaction physique entre les séquences cis de l’élément et la machinerie de transposition, codée par l’élément, et qui réalise la transposition. De nombreux éléments maintiennent une capacité de transposition malgré la perte de leur séquence codante ; ces éléments non- autonomes, mobilisables en trans par d’autres éléments de la même famille, ont un comportement parasite, qui peut impacter fortement la dynamique d‘amplification de la famille d’élément. Les éléments transposables sont par ailleurs soumis à un contrôle étroit par le génome, via des régulations épigénétiques de mieux en mieux caractérisées. Enfin, à une échelle multi-espèce, les éléments transposables évoluent différemment des autres séquences génomiques car ils sont fréquemment transférés d’une espèce à l’autre par le biais de transferts horizontaux.
L’objectif de ce stage est de mettre en place un cadre d’études permettant de simuler l’évolution moléculaire et la dynamique des éléments transposables, au sein d’une espèce, ou d’un groupe d’espèce. Dans les simulations, les séquences d’éléments transposables seront représentées explicitement (séquences régulatrices, séquences de reconnaissance de la machinerie de transposition, séquence codante, etc). Elles seront capables d’évoluer moléculairement, ce qui pourra modifier leur capacité à transposer. Les paramètres évolutifs et d’interactions seront inférés à partir de l’analyse de jeux de données réels. Par ailleurs, les séquences d’éléments transposables seront replacées dans les génomes d’individus regroupés en populations à reproduction sexuée. Leur évolution et leur dynamique seront simulées selon les modèles de génétique des populations déjà développés au laboratoire. Le programme de simulation devra rester modulaire, permettant par la suite d’intégrer facilement de nouveaux paramètres tels que la régulation, ou les transferts horizontaux.