Academic literature on the topic 'Séquençage long-Read'

DNA sequencing costs have steadily decreased during the last decade, but the dominant technology (short-read sequencing, Illumina) has seen comparatively little competition after an initial flurry. This phase is now over, with serious competition involving both established and new companies as well as the growing importance of long-read sequencing. The hundred-dollar genome is in sight, and this will have a major impact on many fields of biology.

Certains Border Collies âgés en moyenne de 4 ans, surtout des mâles, présentent des lésions rétiniennes atrophiques focales ou généralisées. Leur suivi montre une progression lésionnelle et l’examen histologique confirme leur nature. L’hypothèse d’une transmission héréditaire liée au chromosome X est renforcée par une analyse de liaison génétique mettant en évidence une région sur ce chromosome. Le séquençage du génome complet « short-read » de plusieurs chiens identifie un grand nombre de variants communs répondant aux critères de ségrégation. Le séquençage « long read » devrait permette de déceler d’éventuelles altérations génomiques de grande taille. La variabilité du phénotype pouvant rendre difficile l’identification des variants, une sélection stricte des cas a été opérée. Par ailleurs, le choix des reproducteurs recommandé par le Club de race sur la base du mode de transmission présumé a diminué la fréquence des chiens atteints de 20 % en 2001 à 7,4% en 2019. Mots-clefs : atrophie progressive de la rétine, Border Collie, chien, génétique, ophtalmologie.

Le séquençage de l'information génétique a permis de mieux comprendre un grande nombre de phénomènes biologiques, maladies génétiques, évènements de spéciations, mécanismes fondamentaux du fonctionnement de nos cellules. Les techniques de séquençage ont beaucoup évolué depuis la méthode de Sanger (1977). De nos jours, les technologies de séquençage de troisième génération permettent le séquençage d'un génome complet à moindre coût, produisent des lectures (fragments de genomes) plus longs, mais nécessitent la création d'outils d'assemblage spécifiques pour tenir compte d'un taux d'erreur élevé dans les lectures produites. L'étude des méthodes utilisées par les outils d'assemblage de lectures de troisième génération a permis d'observer que des améliorations des assemblages étaient possibles sans toutefois modifier les outils eux-mêmes. Certaines améliorations sont proposées dans ce travail de thèse, et sont mises en œuvre à travers des outils proposés à la communauté. yacrd et fpa interviennent en amont de l'assemblage en lui-même pour améliorer l'ensemble des lectures données en entrée à un assembleur. knot analyse et combine le résultat d'un assemblage avec les données brutes, pour donner des pistes permettant d'améliorer l'assemblage final
The sequencing of genetic information provides better understanding for a large number of biolog-ical phenomena: e.g. genetic diseases, speciation events, fundamental mechanisms of cell function.Sequencing techniques have considerably evolved since the Sanger method (1977). Nowadays third-generation sequencing technologies greatly reduce the costs of sequencing complete genomes. Theyproduce longer reads (sequence fragments), but require the design of specific assembly tools that takeinto account the high error rates in the produced fragments.The study of methods used by third-generation read assembly pipelines has revealed that im-provements in assembly were possible without modifying assembly tools themselves. Some improve-ments are thus proposed in this thesis work, and were implemented through publicly available tools.yacrd and fpa pre-process the set of reads prior to assembly, in order to improve efficiency and qualityof the assembly process. KNOT combines information from both the input reads and an assembly, inorder to provide insights on how to improve the contiguity of an assembly

Les éléments transposables (TEs) sont des séquences d'ADN répétitives avec la capacité intrinsèque de se déplacer et de s’amplifier dans les génomes. La transposition active des TEs est liée à la formation d'ADN circulaire extrachromosomique (ADNecc). Cependant, le paysage complet de ce compartiment d’ADNecc ainsi que ces interactions avec le génome n’étaient pas bien définies. De plus, il n’existait au début de ma thèse aucun outil bioinformatique permettant d'identifier les ADNecc à partir de données de séquençage en lectures longues. Pour répondre à ces questions au cours de mon doctorat, nous avons tout d'abord développé un outil, appelé ecc_finder, pour automatiser la détection d'eccDNA à partir de séquences en lectures longues et optimisé la détection à partir de séquences de lecture courte pour caractériser la mobilité des TE. En appliquant ecc_finder aux données eccDNA-seq d'Arabidopsis, de l'homme et du blé (avec des tailles de génome allant de 120 Mb à 17 Gb), nous avons documenté l'applicabilité étendue d'ecc_finder ainsi que l’optimisation du temps de calcul, de la sensibilité et de la précision.Dans le deuxième projet, nous avons développé un outil de méta-assemblage appelé SASAR pour réconcilier les résultats de différents assemblages de génomes à partir de données de séquençage en lectures longues. Pour différentes espèces de plantes, SASAR a obtenu des assemblages de génome de haute qualité en un temps efficace et a résolu les variations structurales causées par les TE.Dans le dernier projet, nous avons utilisé le génome assemblé par SASAR et l'ADNecc détecté par ecc_finder pour caractériser les interactions entre les ADNecc et le génome. Dans les mutants épigénétiques hypométhylés d’Arabidopsis, nous avons mis en évidence le rôle de l'épigénome dans la protection de la stabilité du génome non seulement contre la mobilité des TE mais aussi envers les réarrangements génomiques et le chimérisme des gènes. Globalement, nos découvertes sur l'ADNecc, l'assemblage du génome et leurs interactions, ainsi que le développement d'outils, offrent de nouvelles perspectives pour comprendre le rôle des TE dans l'évolution adaptative des plantes à un changement rapide de l’environnement
Transposable elements (TEs) are repetitive DNA sequences with the intrinsic ability to move and amplify in genomes. Active transposition of TEs is linked to the formation of extrachromosomal circular DNA (eccDNA). However, the complete landscape of this eccDNA compartment and its interactions with the genome were not well defined. In addition, at the beginning of my thesis, there were no bioinformatics tools available to identify eccDNAs from long-read sequencing data.To address these questions during my PhD, we first developed a tool, called ecc_finder, to automate eccDNA detection from long-read sequencing and optimized detection from short-read sequences to characterize TE mobility. By applying ecc_finder to Arabidopsis, human and wheat eccDNA-seq data (with genome sizes ranging from 120 Mb to 17 Gb), we documented the broad applicability of ecc_finder as well as optimization of computational time, sensitivity and accuracy.In the second project, we developed a meta-assembly tool called SASAR to reconcile the results of different genome assemblies from long-read sequencing data. For different plant species, SASAR obtained high quality genome assemblies in an efficient time and resolved structural variations caused by TEs.In the last project, we used SASAR-assembled genome and ecc_finder-detected eccDNA to characterize eccDNA-genome interactions. In Arabidopsis hypomethylated epigenetic mutants, we highlighted the role of the epigenome in protecting genome stability not only from TE mobility but also from genomic rearrangements and gene chimerism. Overall, our findings on eccDNA, genome assembly and their interactions, as well as the development of tools, offer new insights into the role of TEs in the adaptive evolution of plants to rapid environmental change

Bien que les sexes séparés (dioecie) soient plus rares que chez les animaux, ∼15 600 espèces dioiques ont évolué chez les angiospermes (∼6% de l'ensemble des espèces). La manière dont le sexe de ces plantes est contrôlé est une question centrale de la biologie végétale, mais également de l'agronomie car de nombreuses plantes cultivées sont des plantes dioiques (∼20% des espèces cultivées) mais dont un seul sexe (généralement les femelles) présente un intérêt agronomique. Pourtant, seulement trois gènes du déterminisme du sexe ont été identifiés à ce jour chez les plantes dioiques, chez le kaki, l'asperge et la fraise. La dioecie a vraisemblablement évolué plusieurs fois chez les angiospermes et il est possible que les gènes du déterminisme du sexe soient divers. Deux voies principales d'évolution vers la dioecie ont été identifiées. Les deux partent d'une espèce dont les fleurs sont hermaphrodites, le régime de reproduction ancestral chez les angiospermes, puis passent soit par un intermédiaire monoique (espèce avec des fleurs unisexuées mâles et femelles sur le même individu), soit par un intermédiaire gynodioique (espèce avec des femelles et des individus avec des fleurs hermaphrodites). Cette thèse a pour objet la comparaison de deux systèmes de plantes représentant ces deux voies. Chez Coccinia grandis, une cucurbitacée ayant également des chromosomes XY, l'évolution de la dioecie est passée par la monoecie. Chez Silene latifolia, une plante dioique bien étudiée avec des chromosomes sexuels XY, l'évolution de la dioecie s'est faite à partir de la gynodioecie. Trois gènes contrôlant la monoecie ont été identifiés chez le melon et il a été proposé que ces gènes soient les gènes du déterminisme dans les espèces dioiques proches du melon comme C. grandis. Nous avons donc opté pour une approche gène candidat dans cette espèce. Très peu de ressources génétiques et génomiques sont disponibles chez C. grandis, et nous avons choisi d'utiliser SEXDETector, une méthode probabiliste qui utilise des données RNA-seq pour génotyper des parents et leurs descendants, et qui infère les gènes lies au sexe sans génome de référence. Cette méthode m'a permis d'identifier 1 364 gènes présents sur les chromosomes sexuels de C. grandis. J'ai établi que les gènes differentiellement exprimés entre les sexes étaient plus abondants sur chromosomes sexuels que sur les autosomes. J'ai également observé des marques de la dégénérescence du chromosome Y chez cette plante, comme des diminutions d'expression ou des pertes de gènes. Enfin, mes résultats démontrent la présence de compensation de dosage chez C. grandis. Le test des gènes candidats est en cours. Chez S. latifolia, 3 grandes régions liées au déterminisme ont déjà été identifiées sur le chromosome Y. Pour identifier les gènes du déterminisme, nous avons choisi de séquencer ce chromosome. Le séquençage des chromosomes Y est encore un défi pour la génomique. La phase d'assemblage est très difficile à cause des répétitions présentes en grand nombre sur ces chromosomes. En conséquence, les séquences complètes de chromosome Y sont très rares, et principalement disponibles chez les animaux. Afin de minimiser les problèmes d'assemblage dus aux répétitions, nous avons utilisé des techniques dites de 3eme génération (avec de grandes lectures). J'ai moi-même généré des données MinION (Oxford Nanopore) à partir d'ADN de chromosome Y. L'assemblage a été réalisé en combinant des données Illumina, PacBio et MinION. Notre assemblage final fait une taille de 563 Mb pour un N50 de 6 114 pb, et contient 16 219 gènes annotés de novo
Although rarer than in animals, separate sexes (dioecy) have evolved in ∼15,600 angiosperm species (∼6% of all angiosperm species). How sex is controlled is a central question in plant sciences and also in agronomy as many crops are dioecious (∼20% of crops) with only one useful sex (usually female). Only three master sex-determining genes have been identified in dioecious plants so far, namely in persimmons, asparagus and strawberry. Dioecy likely evolved several times independently in angiosperms, suggesting that sex-determining genes are of diverse origins. Hermaphroditism is the predicted ancestral state of the angiosperm flower. Two main pathways have been identified that explain the evolution of hermaphroditism towards dioecy: either through a monoecious state (with both unisexual male and female flowers on the same individual) or a gynodioecious state (with females and individuals having hermaphroditic flowers). My aim is to compare two plant systems representing each one of these two pathways. In Coccinia grandis, a Cucurbitaceae with an XY chromosome system, dioecy evolved through monoecy. In Silene latifolia, a well-studied dioecious plant with XY sex chromosomes, dioecy evolved through gynodioecy. Three genes controlling monoecy have been identified in melon, and it was suggested that these genes act as sex-determining genes in closely related dioecious species such as C. grandis. I therefore chose a candidate gene approach in this species. Very few genetic and genomic data are available in C. grandis, and we chose to use SEX-DETector, a probabilistic method that uses RNA-seq data to genotype parents and their offspring, and infers sex-linked genes with no need for a reference genome. This method allowed me to identify 1,364 genes that are present on the sex chromosomes of C. grandis. I found that the sex chromosomes are enriched in sex-biasedgenes when compared to autosomes and I characterized Y chromosome degeneration in terms of decreased expression and gene loss. Finally, I showed that dosage compensation occurs in C. grandis. Testing for the three candidates genes is ongoing. In S. latifolia 3 regions involved in sex determination have already been identified on the Y chromosome. We chose to sequence this chromosome to identify sex-determining genes. The sequencing of Y chromosomes remains one of the greatest challenges of current genomics. The assembly step is very difficult because of their highly repeated content. Consequently, fully sequenced Y chromosomes are rare and mainly available for research in animals. To overcome the difficulty of assembling reads with many repeats, I used third generation sequencing (TGS, producing long reads). I produced a dataset using the Oxford Nanopore MinION sequencer with Y chromosome DNA. Assembling was performed using a combination of Illumina, MinION and PacBio sequencing data. The final assembly had a total length of 563 Mb with a scaffold N50 of 6,114 bp, and contained 16,219 de novo annotated genes

Ces dernières années, l’émergence des approches en cellules uniques (scRNA-seq) a favorisé la caractérisation de l’hétérogénéité cellulaire avec une précision inégalée. Malgré leur démocratisation, l’analyse de ces données reste complexe, en particulier pour les organismes dont les annotations sont incomplètes. Au cours ma thèse, j’ai observé que les annotations génomiques du poulet sont lacunaires, ce qui engendre la perte d’un grand nombre de lectures de séquençage. J’ai évalué à quel point une annotation améliorée affecte les résultats biologiques et les conclusions issues de ces analyses. Nous proposons une nouvelle approche basée sur la ré-annotation du génome à partir de données scRNA-seq et de RNA-seq bulk en lectures longues. Ce projet de biologie computationnelle s’appuie sur une étroite collaboration avec l’équipe expérimentale de Xavier Morin (IBENS). Le principal objectif biologique est la recherche de signatures de mode de division symétrique et asymétrique au sein de progéniteurs neuronaux. Afin d’identifier les principaux changements transcriptionnels, j’ai mis en place des approches dédiées à la recherche de signatures géniques à partir de données scRNA-seq
In recent years, single-cell RNA-seq (scRNA-seq) has fostered the characterization of cell heterogeneity at a remarkable high resolution. Despite their democratization, the analysis of scRNA-seq remains a challenge, particularly for organisms whose genomic annotations are partial. During my PhD, I observed that the chick genomic annotations are often incomplete, thus resulting in a loss of a large number of sequencing reads. I investigated how an enriched annotation affects the biological results and conclusions from these analyses. We developed a novel approach based on the re-annotation of the genome with scRNA-seq data and long reads bulk RNA-seq. This computational biology project capitalises on a tight collaboration with the experimental team of Xavier Morin (IBENS). The main biological focus is the search for signatures of symmetric versus asymmetric division mode in neural progenitors. In order to identify the key transcriptional switches that occur during the neurogenic transition, I have implemented bioanalysis approaches dedicated to the search for gene signatures from scRNA-seq data