Academic literature on the topic 'Ordres de gènes'

RésuméLa distribution intracellulaire des micronutriments ainsi que leur absorption sont importantes pour les fonctions cellulaires. Dans certains cas la distribution des micronutriments ou des protéines associées est déterminée par des mécanismes liés à l'expression des gènes. La région 3' non traduite (3'UTR) de l'ARNm de la métallothioneine-1 détermine la localisation de ce message et, par conséquent, la localisation intracellulaire de la protéine qu'il code. En utilisant des cellules transfectées nous avons montré que la métallothioneine-1 est transportée vers le noyau ou elle exerce un rôle dans la protection contre le stress oxydant et les dommages causés à l'ADN. Quand l'apport nutritionnel en Se est limité, l'expression des sélénoproteines est altérée. Toutefois celle-ci n'est pas affectée de fac¸on identique pour toutes les sélénoproteines; le Se disponible étant utilisé de fac¸on prioritaire pour la synthèse de certaines d'entre elles. Cet ordre de priorité met en jeu des différences dans la traduction et la stabilité de leur ARNm qui sont sous le controle de séquences dans la région 3' non traduite. Potentiellement, des variations génétiques affectant ces mécanismes régulateurs peuvent moduler les besoins en nutriments. Des polymorphismes génétiques ont été décrits dans le 3'UTR des ARNm de deux sélénoproteines; l'un d'entre eux affectant la synthèse de la sélénoproteine correspondante. Ces exemples illustrent comment des approches moléculaires peuvent contribuer à accroître notre compréhension du métabolisme et des besoins en nutriments à différents niveaux. Premièrement, elles permettent d'étudier les effets régulateurs des gènes et de leurs produits. Ensuite, la compréhension de ces effets peut fournir un modèle pour étudier le métabolisme des nutriments au niveau cellulaire. Ainsi, lorsque des effets essentiels sont identifiés, la connaissance du génome humain et les bases de données sur les polymorphismes génétiques constituent des outils complémentaires pour définir l'étendue de la variation génétique des gènes revêtant une importance nutritionnelle. Enfin, la fonctionnalité de ces variations peut être définie et des sous-groupes de la population, possédant des besoins nutritionnels différents, peuvent etre identifiés.

L’utilisation de marqueurs génétiques polymorphes en amélioration génétique des animaux est discutée dans deux situations : dans une population issue du croisement entre deux races bien différenciées, ou dans le cadre d’une sélection intra-familiale. En général, il y aurait peu de gain à espérer par rapport à la sélection sur performances pour des caractères d’héritabilité assez élevée et faciles à mesurer. En revanche cette forme de sélection semble indiquée dans les cas suivants : sélection précoce des candidats à la reproduction, optimisation de l’introgression d’un gène marqueur, contrôle de caractères faiblement héritables ou difficiles à mesurer. Dans le cas d’une sélection intra-familiale il semble que la combinaison d’une sélection sur performances avec une sélection sur marqueurs ne soit efficace que si un très petit nombre de marqueurs (un à trois) sont simultanément pris en compte. Dans tous les cas, les effectifs d’animaux à mesurer ou à typer demeurent du même ordre de grandeur que ceux nécessités par les contrôles sur performances habituels.

L’objectif de cet article est d’examiner les différents facteurs génétiques qui influencent la prise alimentaire, avant d’étudier la possibilité d’inclure un critère de comportement alimentaire dans les objectifs de sélection. Le type génétique peut entraîner des variations importantes (10 à 20%) du niveau de consommation et influencer les caractéristiques (fréquence, taille, durée) des repas. Les valeurs d’hétérosis pour la consommation moyenne journalière (5 à 10% de la moyenne parentale) sont du même ordre de grandeur que celles rapportées pour la vitesse de croissance ou l’efficacité alimentaire. Les écarts de consommation entre les trois génotypes pour le gène Hal varient entre 5 et 15%. La moyenne des estimées pour l’héritabilité de la consommation alimentaire en conditions réelles d’alimentation ad libitum est 0,32. Les corrélations génétiques moyennes entre la consommation moyenne journalière d’une part, le gain moyen quotidien, l’indice de consommation et le taux de muscle d’autre part, sont respectivement de l’ordre de 0,75, 0,40 et -0,45. Les répercussions économiques éventuelles de la prise en compte de l’appétit dans les objectifs de sélection sont discutées sur la base de ces paramètres génétiques moyens.

La génomique comparative est une discipline importante pour la compréhension de l'évolution du vivant. Différentes méthodes de comparaison existent, nous nous intéressons ici en particulier aux mesures de (dis)similarités entre les génomes. Dans cette étude, nous étudions 3 mesures : les nombres d'adjacences, de points de cassures et d'intervalles communs. En présence de gènes dupliqués ou lorsque l'ordre des gènes n'est que partiellement connu, calculer ces mesures est un problème connu pour être NP-difficile. D'une part, nous désirons calculer les nombres d'adjacences et de points de cassures pour trois modèles (exemplaire, intermédiaire, maximum) entre deux génomes possédant des duplications. Afin d'obtenir un algorithme exact, nous modélisons ces problèmes en programmes pseudo-booléens. Après expérimentation sur 12 génomes de γ-protéobactéries, nous obtenons suffisamment de résultats pour : comparer les deux mesures et les 3 modèles et évaluer des heuristiques. À ce titre, nous proposons une famille d'heuristiques basée sur une recherche de plus longue sous-séquence commune qui donne de très bons résultats sur ces données. Parallèlement à cela, nous avons étudié, pour différents problèmes de calcul de mesures entre deux génomes avec duplication, l'approximation polynomial. D'autre part, nous calculons les nombres d'adjacences et d'intervalles communs entre deux ordres partiels (avec la possibilité qu'un des ordres soit total). Nous utilisons de nouveau une approche de programmation pseudo-booléenne. À l'aide de près de 800 génomes simulés, nous étudions l'influence de paramètres inhérents aux ordres partiels et nous comparons les deux mesures étudiées.

L’expression des gènes des protéines du lait est induite au cours de la gestation. Elle est maximale en lactation. Cette expression est régulée par les hormones lactogènes. La WAP est une protéine majeure dans le lait de certaines espèces. Chez ces espèces, l’expression du gène WAP est spécifiquement mammaire et associée à des variations de structure chromatinienne. Chez l’homme, la souris et le porc, le gène WAP est situé entre deux autres gènes, Ramp3 et Tbrg4, dont l’expression est ubiquitaire. Ce travail de thèse, nous a permis de décrire le profil de méthylation de l’ADN qui varie tout au long de la séquence du locus entourant le gène WAP chez la lapine et qui est différent entre la glande mammaire et le foie. Ces variations de profils de méthylation ont pu être associées à l’existence de plusieurs régions d’attachement à la matrice nucléaire (MAR) décrites dans un premier temps par une étude in silico chez la lapine et la souris. Dans un deuxième temps, nous avons montré qu’une de ces MARs, située à +13 kb en aval du gène WAP, est associée à la matrice par la Topoisomérase II dans les cellules épithéliales mammaires de souris (HC11), que ces cellules soient stimulées ou non par les hormones lactogènes. Parmi les autres MARs, quatre MARs, situées à -14,5, -11, -2,2, et +8,5 kb sont également en interaction avec la matrice nucléaire dans les cellules HC11 et ont été mises en évidence grâce à l’utilisation de macro-réseaux spécifiques du locus WAP de souris. En plus de ces MARs observées quelles que soient les conditions de culture des cellules, une cinquième est retrouvée dans les cellules HC11 non stimulées par les hormones lactogènes (situées à +3 kb). Ces régions permettent d’organiser la chromatine qui entoure le gène WAP en différentes boucles. Une boucle plus grande entourerait le gène WAP dans les cellules stimulées (10,7 kb versus 5,2 kb dans les cellules non stimulées). Cette organisation pourrait favoriser l’expression du gène WAP. Deux MARs supplémentaires, qui pourraient interagir avec la protéines SATB1, sont présentes à -16 et -7,4 kb en amont du gène WAP. Elles pourraient ancrer la chromatine à la matrice nucléaire dans les cellules qui expriment cette protéine en abondance comme les lymphomes ou les cellules mammaires tumorales agressives et participer à une répression de l’expression du gène
Milk protein gene expression is induced during pregnancy and peaks during lactation under the influence of lactogenic hormones. WAP is a major protein in the milk of some species, in which WAP gene expression is specific to the mammary gland and related to variations in the chromatin structure surrounding the gene. In the human, mouse and pig, the WAP gene is localized between the ubiquitously expressed Tbrg4 and Ramp3. Our results reveal a differential DNA methylation profile, not only between mammary gland and liver, but also throughout the WAP locus. These variations in the methylation profile have been linked to the presence of several matrix attachment regions (MARs) which were predicted around the mouse and rabbit WAP gene in silico. Our studies have now shown that one of these MARs, located at +13 kb downstream of the WAP gene, was associated to the nuclear matrix through its interaction with Topoisomerase II. Four other MARs located at -14. 5, -11, - 2. 2, and +8. 5 kb from the transcription start point of the WAP gene were identified in HC11 cells using macroarrays, specific to the mouse WAP locus. A fifth MAR, located at +3 kb downstream of the WAP gene, was only detected in non-induced HC11. These MARs may contribute to organization of the chromatin surrounding the WAP gene in several loops. The loop containing the WAP gene was larger in induced cells (10. 7 kb) than that in non-induced cells (5. 2 kb) and could explain the differential expression profile of the WAP gene. Two other MARs predicted in silico and located at - 16 and -7. 4 kb may bind to SATB1. They may anchor the chromatin to the nuclear matrix in cells expressing this protein such as lymphoma or aggressive mammary tumor cells, and contribute to repressing expression of the WAP gene

Quantifier théoriquement la cinétique des réactions limitées par la diffusion nécessite de déterminer le temps de premier passage d'une marche aléatoire en une cible donnée. Je calcule l'expression de la distribution de probabilité associée à ce temps en géométrie confinée : je montre qu'elle tombe dans des classes d'universalité indexées par la dimension fractale de l'espace et la dimension de marche, dimensions qui paramètrent ensemble la compacité de la trajectoire. Cette classification, qui rend déterminante la géométrie des trajectoires, et en particulier la position initiale de la marche, est validée numériquement sur une vaste gamme de modèles de milieux désordonnés. Une méthode de calcul exacte du temps moyen de premier passage pour les réseaux auto-similaires étaye ces résultats. Ceux-ci sont appliqués à la cinétique de transcription génétique, qui fait intervenir la recherche de gènes par des facteurs de transcription. Je présente un modèle de diffusion facilitée basé sur une description fractale de la chromatine. Je développe également un modèle de fluctuations de l'expression des gènes, qui jouent un rôle potentiellement important en biologie du développement. Je montre que la géométrie des trajectoires des facteurs de transcription permet à elle seule d'engendrer la grande diversité de ces fluctuations que l'on observe expérimentalement, allant du bruit de Poisson aux bursts.

La différenciation cellulaire est le processus par lequel une cellule acquiert un nouveau phénotype pour accomplir des fonctions spécifiques via l'activation d'un ensemble précis de gènes et la répression stable du reste du génome. L'expression des gènes est non seulement déterminée par la disponibilité de facteurs de transcription, mais elle est également régulée par leur structure de chromatine, et par leur positionnement nucléaire par rapport à des compartiments « non permissifs » pour la transcription. La relation entre structure de la chromatine, mouvements des chromosomes et décision d'engagement des cellules dans un lignage donné n'est pas encore bien comprise. Notre hypothèse est que l'architecture nucléaire pourrait permettre le contrôle efficace de l'expression génique de manière tissu-spécifique. Mon travail de thèse nous a permis d'aborder l'aspect temporel des modifications épigénétiques qui accompagnent l'engagement et la différenciation de progéniteurs hématopoïétiques multipotents. Nous avons également tenté de définir la structure de la chromatine et l'organisation nucléaire à la base du potentiel multipotent des cellules hématopoïétiques primitives. Mes résultats montrent que les progéniteurs hématopoïétiques immatures présentent une structure de chromatine permissive et que leur engagement vers un lignage donné est associé à l'augmentation progressive des marques de chromatine active au niveau des gènes spécifiques de ce lignage et à la perte de ces marques au niveau des autres gènes. Au stade précurseur, le maintien de l'état activé ou réprimé est associé à un positionnement dans un compartiment du noyau, permissif ou non pour la transcription
Cellular differentiation is the process by which cell acquire a new phenotype to accomplish specific functions through activation of a specific subset of genes and silencing of the remainder. These gene expression programs are determined not only by the availability of combinations of transcription factors, but also by modulation of higher order chromatin structure and by positioning in the nucleus relative to a "non-permissive" heterochromatin compartment. The relationship between chromatin structure, chromosomal movements and cell-fate decisions is still a matter of debate. Our working hypothesis is that a tissue-specific nuclear architecture could help establish expression profiles specific of a given differentiated state. My work helped us to address the temporal aspect of epigenetic modifications associated with commitment and differentiation of multipotent haematopoietic progenitors. We also tried to define the chromatin structure and global nuclear organization that underlies the self-renewal and multilineage potential of primitive haematopoietic cells. Our results show that haematopoietic immature progenitors have a "permissive" chromatin structure and their commitment towards a given lineage is associated with progressive increase of active chromatin marks at lineage-affiliated genes. At later stages, i. E. In committed precursor cells, we showed that maintenance of the active or silent states is associated with positioning in, respectively, a permissive or non-permissive compartment of the nucleus, suggesting that subnuclear localization is implicated in maintenance of a tissue-specific chromatin state rather than in setting a particular chromatin state

Nos travaux s’inscrivent dans le projet ANR « Microbiogenomics ». Ce projet a pour but la construction d'un entrepôt de données de génomes bactériens. Cet entrepôt doit rassembler de nombreuses données actuellement dispersées, dans le but d'améliorer l'annotation des génomes bactériens. Au sein de ce projet, nos travaux comportent plusieurs volets. La première problématique porte principalement sur l'extraction et le traitement de données biologiques. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à la conservation de l’ordre des gènes des génomes procaryotes au cours de l’évolution. Pour cela, nous avons mis au point une chaîne de traitements visant à détecter les régions dont l’ordre est conservé. Nous avons ensuite étudié l’évolution relative des protéines codées par les gènes dont l’ordre est conservé par rapport aux autres protéines. Ces données ont été mises à disposition à travers l’outil de visualisation SynteView (http://www. Synteview. U-psud. Fr). Pour élargir l'analyse de ces données de conservation de l'ordre des gènes, il est nécessaire de les croiser avec d'autres types de données comme par exemple de voie métabolique. Ces données, souvent dispersées et hétérogènes sont difficiles à interroger. C’est pourquoi dans un second temps, nous nous sommes concentrés sur la conception et l'interrogation de l'entrepôt. Nous avons conçu une architecture et des algorithmes dans le but d’interroger l’entrepôt, en gardant les points de vue donnés par les sources. Ces algorithmes ont été implémentés dans GenoQuery (http://www. Lri. Fr/~lemoine/GenoQuery), un module de requête prototype adapté à l'interrogation d'un entrepôt de données génomiques
Our work takes place within the « Microbiogenomics » project. Microbiogenomics aims at building a genomic prokaryotic data warehouse. This data warehouse gathers numerous data currently dispersed, in order to improve functional annotation of bacterial genomes. Within this project, our work contains several facets. The first one focuses mainly on the analyses of biological data. We are particularly interested in the conservation of gene order during the evolution of prokaryotic genomes. To do so, we designed a computational pipeline aiming at detecting the areas whose gene order is conserved. We then studied the relative evolution of the proteins coded by genes that are located in conserved areas, in comparison with the other proteins. This data were made available through the SynteView synteny visualization tool (http://www. Synteview. U-psud. Fr). Moreover, to broaden the analysis of these data, we need to cross them with other kinds of data, such as pathway data. These data, often dispersed and heterogeneous, are difficult to query. That is why, in a second step, we were interested in querying the Microbiogenomics data warehouse. We designed an architecture and some algorithms to query the data warehouse, while keeping the different points of view given by the sources. These algorithms were implemented in GenoQuery (http://www. Lri. Fr/~lemoine/GenoQuery), a prototype querying module adapted to a genomic data warehouse

Les modèles de Markov d’ordre 2 (HMM2) sont des modèles stochastiques qui ont démontré leur efficacité dans l’exploration de séquences génomiques. Cette thèse explore l’intérêt de modèles de différents types (M1M2, M2M2, M2M0) ainsi que leur couplage à des méthodes combinatoires pour segmenter les génomes bactériens sans connaissances a priori du contenu génétique. Ces approches ont été appliquées à deux modèles bactériens afin d’en valider la robustesse : Streptomyces coelicolor et Streptococcus thermophilus. Ces espèces bactériennes présentent des caractéristiques génomiques très distinctes (composition, taille du génome) en lien avec leur écosystème spécifique : le sol pour les S. coelicolor et le milieu lait pour S. thermophilus
Second-order Hidden Markov Models (HMM2) are stochastic processes with a high efficiency in exploring bacterial genome sequences. Different types of HMM2 (M1M2, M2M2, M2M0) combined to combinatorial methods were developed in a new approach to discriminate genomic regions without a priori knowledge on their genetic content. This approach was applied on two bacterial models in order to validate its achievements: Streptomyces coelicolor and Streptococcus thermophilus. These bacterial species exhibit distinct genomic traits (base composition, global genome size) in relation with their ecological niche: soil for S. coelicolor and dairy products for S. thermophilus. In S. coelicolor, a first HMM2 architecture allowed the detection of short discrete DNA heterogeneities (5-16 nucleotides in size), mostly localized in intergenic regions. The application of the method on a biologically known gene set, the SigR regulon (involved in oxidative stress response), proved the efficiency in identifying bacterial promoters. S. coelicolor shows a complex regulatory network (up to 12% of the genes may be involved in gene regulation) with more than 60 sigma factors, involved in initiation of transcription. A classification method coupled to a searching algorithm (i.e. R’MES) was developed to automatically extract the box1-spacer-box2 composite DNA motifs, structure corresponding to the typical bacterial promoter -35/-10 boxes. Among the 814 DNA motifs described for the whole S. coelicolor genome, those of sigma factors (B, WhiG) could be retrieved from the crude data. We could show that this method could be generalized by applying it successfully in a preliminary attempt to the genome of Bacillus subtilis

Cette thèse s'intéresse aux liens entre l'évolution de la coopération et la sélection de second ordre. Dans une première partie, nous montrons comment des organismes digitaux adaptent leurs génomes pour encoder les gènes liées à la coopération d'une manière plus contrainte (suppression d'évolvabilité), notamment à l'aide d'opérons et d'overlaps impliquant aussi des gènes essentiels. Dans une deuxième partie, nous testons expérimentalement cette vision des overlaps de gènes comme "contrainte évolutive" grâce à des outils d'algorithmique et de biologie synthétique que nous avons développés. Dans une troisième partie, nous utilisons des simulations par agents pour montrer comment une forme de division du travail peut être interprétée comme un système coopératif à la lumière de la théorie évolutive moderne. Dans une dernière partie, nous montrons que la dispersion spatiale des allèles coopératives obtenue par des phénomènes de "genetic hitchiking" joue un rôle important dans l'évolution de la coopération, quand bien même ce mécanisme de dispersion s'applique aussi à des allèles non coopératives, grâce à la "relatedness" (aux loci codant pour la coopération) crée par l'invasion locale de mutations bénéfiques (à des loci non liés à la coopération) et par l'équilibre complexe entre ces mutations bénéfiques et la robustesse mutationnelle. L'ensemble de ces résultats appelle à une prise en compte plus importante des pressions sélectives de second ordre dans l'étude de l'évolution sociale, et au développement de modèles plus réalistes qui permettraient d'intégrer de telles forces évolutives. Nous insistons également sur l'importance du paysage mutationnel dans l'étude des populations bactériennes, et montrons le potentiel croissant de la biologie synthétique comme outil d'étude de ce paysage et de l'évolution microbienne en général
In the first part, I show how digital organisms adapt their genomes to encode cooperation-related genes in a more constrained way (evolvability suppression), especially using operons and overlaps also involving essential genes. In the second part, we experimentally test this view of gene overlaps as an evolutionary constraint, using both algorithmic and synthetic biology tools that we have developed. In the third part, I use agent-based simulations to show how a form of division of labour can be interpreted as a cooperative system in the light of modern evolutionary theory. In the final part, I show that the patterns of dispersal of cooperative alleles due to hitchhiking phenomena play an important role in the evolution of cooperation. The last result holds even though the hitchhiking mechanisms also applies to non-cooperative alleles, thanks to the relatedness (at cooperation-related loci) created by the local invasion of beneficial mutations (at loci not related to cooperation). The beneficial mutations form a complex and interesting equilibrium with mutational robustness, which I investigate using in silico evolution. On the whole, these results call for a more careful consideration of the second-order selection pressures in the study of social evolution, and show the necessity for more realistic models allowing to integrate such evolutionary forces. My thesis research specifically highlights the importance of the mutational landscape in the study of microbial populations and shows the increasing potential of synthetic biology as a tool to study such landscape and microbial evolution in general

Durant leur évolution, les génomes accumulent des mutations pouvant affecter d’un nucléotide à plusieurs gènes. Les modifications au niveau du nombre et de l’organisation des gènes dans les génomes sont dues à des mutations globales, telles que les duplications, les pertes et les réarrangements. En comparant les ordres de gènes des génomes, il est possible d’inférer les événements évolutifs les plus fréquents, le contenu en gènes des espèces ancestrales ainsi que les histoires évolutives ayant menées aux ordres observés. Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement de nouvelles méthodes algorithmiques, par approche d’alignement, afin d’analyser ces différents aspects de l’évolution des génomes. Nous nous intéressons à la comparaison de deux ou d’un ensemble de génomes reliés par une phylogénie, en tenant compte des mutations globales. Pour commencer, nous étudions la complexité théorique de plusieurs variantes du problème de l’alignement de deux ordres de gènes par duplications et pertes, ainsi que de l’approximabilité de ces problèmes. Nous rappelons ensuite les algorithmes exacts, en temps exponentiel, existants, et développons des heuristiques efficaces. Nous proposons, dans un premier temps, DLAlign, une heuristique quadratique pour le problème d’alignement de deux ordres de gènes par duplications et pertes. Ensuite, nous présentons, OrthoAlign, une extension de DLAlign, qui considère, en plus des duplications et pertes, les réarrangements et les substitutions. Nous abordons également le problème de l’alignement phylogénétique de génomes. Pour commencer, l’heuristique OrthoAlign est adaptée afin de permettre l’inférence de génomes ancestraux au noeuds internes d’un arbre phylogénétique. Nous proposons enfin, MultiOrthoAlign, une heuristique plus robuste, basée sur la médiane, pour l’inférence de génomes ancestraux et d’histoires évolutives d’un ensemble de génomes représentés aux feuilles d’un arbre phylogénétique.
During the evolution process, genomes accumulate mutations that may affect the genome at different levels, ranging from one base to the overall gene content. Global mutations affecting gene content and organization are mainly duplications, losses and rearrangements. By comparing gene orders, it is possible to infer the most frequent events, the gene content in the ancestral genomes and the evolutionary histories of the observed gene orders. In this thesis, we are interested in developing new algorithmic methods based on an alignment approach for comparing two or a set of genomes represented as gene orders and related through a phylogenetic tree, based on global mutations. We study the theoretical complexity and the approximability of different variants of the two gene orders alignment problem by duplications and losses. Then, we present the existing exact exponential time algorithms, and develop efficient heuristics for these problems. First, we developed DLAlign, a quadratic time heuristic for the two gene orders alignment problem by duplications and losses. Then, we developed OrthoAlign, a generalization of DLAlign, accounting for most genome-wide evolutionary events such as duplications, losses, rearrangements and substitutions. We also study the phylogenetic alignment problem. First, we adapt our heuristic OrthoAlign in order to infer ancestral genomes at the internal nodes of a given phylogenetic tree. Finally, we developed MultiOrthoAlign, a more robust heuristic, based on the median problem, for the inference of ancestral genomes and evolutionary histories of extent genomes labeling leaves of a phylogenetic tree.