Academic literature on the topic 'Analyse de synténies'

L'étude des familles de gènes et de leur histoire évolutive apporte des indices précieux pour l'annotation fonctionnelle. En effet, le transfert d’annotations fonctionnelles entre gènes dépend de leur histoire évolutive, que cela soit l’histoire des duplications ou la simple divergence de séquence. Afin d'aider la compréhension des familles de gènes, la reconstruction de l'histoire évolutive doit être associée à des annotations et indices fonctionnels liés aux gènes de la famille. Cette reconstruction de l'histoire évolutive des familles passe par l'intégration de plusieurs données hétérogènes. Les indices évolutifs peuvent provenir de plusieurs sources et faire appel à différents outils, il est alors important de bien identifier quelles sont les informations nécessaires à ces études, mais aussi de rendre possible leur intégration dans une analyse commune adapté aux organismes étudiés. Après avoir étudié les spécificités des génomes de plantes et les modes d'évolution spécifiques des familles de gènes nous avons apporté une réponse à cette problématique en développant un système intégratif dédié à l'analyse des familles de gènes, et particulièrement des familles de gènes impliquées dans la réponse aux stress environnementaux. Ce système contient un ensemble d'outils sélectionnés incluant une méthode originale d'intégration des données de synténie, et propose une visualisation synthétique des informations nécessaire à l'étude des familles de gènes. Ce système a été appliqué à l'analyse de familles d'intérêt impliquées dans la résistance aux stress abiotiques, qui nous permet de discuter de l'apport de ce système à l'étude des familles de gènes
The study of gene families and their evolutive history brings precious evidences for the functional annotation of families. The functional transfer depends on one hand on the relationship between genes, and on another hand on the sequence divergence. In order to facilitate the comprehension of gene families, the inference of their evolutive history must be correlated to functional evidences and annotations. This inference is possible through the integration of several heterogeneous data. Evolutive evidences can come from several different data sources and need several tools . It is therefore important to clearly identify both these sources and tools, but also to implement their integration in a common analysis specific to the studied organisms. After studying plant genomes specificities, and their specific mode of evolution, we responded to this problematic through the development of an integrative system containing expertingly chosen data, and implemented tools dedicated to the analysis of gene families. The system also propose a synthetic visualisation analytic tool and an original method to integrate syntenic data for gene family analysis. This system has then been used to study gene family of interest, implied in abiotic stress resistance in plants, that allows us to discuss the intake of the system for gene family analysis

L’objective de la thèse était de développer une carte intra-specifique à haute résolution du piment (C. Annuum. L) pour intégrer l’information génétique de caractères horticulturaux et pour générer des outils pour la sélection multi-caractères chez le piment. La carte à haute résolution a été construite en utilisant une descendance recombinante de 297 lignées F5. Les parents utilisés étaient la variété commerciale Yolo Wonder et la variété épicé Criollo de Morellos 334. Un totale de 597 marqueurs moléculaires ont été utilisés. La carte trame couvrait 1857 cM avec une distance moyenne entre marqueurs de 5,71 cM. Le bon niveau de résolution dérivait soit de la taille de la population utilisée, soit de l’utilisation d’une génération F5. Une analyse QTL sur 13 caractères horticulturaux liés à caractéristiques des fruits et de la plante a été réalisée, en utilisant soit la population de cartographie soit deux populations haploïdes doublées dérivées des croisements Perennial X Yolo Wonder et H3 X Vania. Un total de 14 et 6 QTL communes ont été détectées entre les 3 populations en étude. Une analyse de synténie entre tomate, piment, pomme de terre et aubergine a été réalisée pour les régions génomiques contrôlant les caractères horticulturaux. Plusieurs régions conservées ont été découvertes, qui peuvent avoir été conservées pendant l’évolution et la sélection de ces espèces. En utilisant le "selective genotyping", sous-groupes des individus les plus informatives (141, 93, 45 ou 29) ont été identifiés pour réduire les efforts du marquage et du phénotypage. Les résultats démontraient que les sous-populations les plus grandes permettaient de garantir une bonne résolution en cartographie. Au contraire le “selective genotyping” ne ressemblait pas utile pour l’analyse QTL car seulement les QTL à effet fort et avec une valeur de R2 >30-40% ont été détectées dans les sous-groupes considérés
The objective of the present PhD thesis was to develop a high resolution intra-specific map of pepper (C. Annuum L. ) in order to integrate genetic information for horticultural traits and to generate new tools for further improvements of pepper genome in multitrait breeding programs. At first 49 EST derived SSR markers were developed for mapping purposes, and for providing anchor markers in cross-species comparative mapping. The high resolution intra-specific map was constructed using a population of 297 F5 recombinant inbred lines. The parents were the large-fruited inbred cultivar 'Yolo Wonder' and the hot pepper line 'Criollo de Morelos 334'. A total of 597 molecular markers were applied. The framework map covered 1857 cM with an average inter-marker distance of 5. 71 cM. In addition the use of the largest population ever used in pepper and he use of an F5 generation provided a good level of resolution. A QTL analysis of 13 horticultural traits (i. E fruit and plant traits) was performed in the RIL mapping population as well as in two double haploid populations originating from the crosses Perennial X Yolo Wonder and H3 X Vania. A total of 14 and 6 common QTLs controlling fruit and plant traits respectively were found to be shared among the three populations. An analysis of synteny among tomato, pepper, potato and eggplant for common genomic regions controlling horticultural traits was carried out. Putative orthologous regions were found, which may have been conserved during evolution and independent selection performed on these species. Through selective genotyping subsets of the most informative RILs (141, 93, 45 or 29) were identified, in order to reduce the genotyping and phenotyping efforts. Results showed that larger subpopulations delivered reasonable mapping precision. On the contrary, the selective genotyping approach for QTL detection seems not appropriate because only major QTLs with an R2 value >30-40% were detected in the RIL subsets

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

Notre étude porte sur les transporteurs ABC dans les génomes bactériens complets. L'analyse bioinformatique du répertoire de ces systèmes comprend l'identification des partenaires, l'assemblage, la reconstruction des systèmes incomplets, la classification en sous-familles, et l'identification du substrat transporté. Cette thèse propose des outils permettant l'étude de ces problèmes par l'utilisation de méthodes informatiques. Les hypothèses biologiques employées sont que : (i) des gènes voisins sur le chromosome peuvent être impliqués dans un même processus métabolique s'ils ont été conservés au cours de l'évolution, et (ii) des gènes présentant des similarités de séquence peuvent permettre la synthèse de protéines de même fonction. Trois études ont été menées sur le répertoire des transporteurs ABC : * L'exploration du voisinage chromosomique. D'après l'hypothèse selon laquelle plus les gènes conservés dans le voisinage d'un transporteur sont proches, plus leur lien fonctionnel avec le transporteur est fort, on essaye d'identifier le substrat transporté ou des associations de gènes. Ce problème est traité par une méthode de résolution issue des problèmes de satisfaction de contraintes. * La classification. Les transporteurs ABC sont classés par grandes catégories en fonction des molécules qu'ils transportent (sucres, ...). Pour chaque domaine, en représentant les relations d'homologie par un graphe, la recherche des zones de forte densité permet de déterminer des sous-classes de substrat. * La reconstitution des systèmes incomplets. Les transporteurs ABC sont assemblés en utilisant la proximité chromosomique des gènes codant pour les domaines et la compatibilité des sous-familles de domaines. Lorsque la proximité n'est pas respectée, on utilise une stratégie développée à partir d'une méthode d'analyse de graphes pour assembler les domaines et prédire des systèmes actifs. Ces méthodes, en complément de l'identification des partenaires et de l'assemblage, permettent une étude fonctionnelle des transporteurs ABC. Elles pourraient être appliquées à d'autres systèmes biologiques.

L'alignement multiple de réseaux biologiques a pour objectif d'extraire des informations fonctionnelles des données haut-débit représentées sous forme de graphes. Ceci concerne, par exemple, les données d'interaction protéines-protéines, les données métaboliques ou même les données génomiques. Dans un premier temps nous proposons un formalisme précis, qui s'appuie sur les notions de graphe de données stratifié et de multigraphe d'alignement (MGA), et qui définit les alignements multiples locaux en autorisant notamment un réglage de la conservation de la topologie entre les réseaux. Nous présentons ensuite un algorithme de construction et partitionnement ''à la volée" du MGA, qui permet de traiter de façon efficace l'alignement de nombreux réseaux biologiques. Dans un second temps, nous étendons le formalisme pour parvenir à retrouver des alignements - que nous qualifions de ''partiels" - lorsqu'il y a des noeuds manquants sur certains réseaux. Nous détaillons les algorithmes associés, puis nous proposons différentes améliorations, et des variantes adaptées à des problèmes biologiques particuliers
Multiple alignment of biological networks is used to extract functional information from high-throughput data represented by graphs. This data can be protein-protein interactions, metabolic pathways or even the gene layout on a chromosome. We start by giving a precise formalism, based on the notions of layered datagraph and alignment multigraph (MGA), which defines local multiple alignments in the datagraph, allowing for example the tuning of the topology conservation between networks. Next, we present a new algorithm that builds and partitions the MGA ''on the fly", which allows us to deal with alignment of numerous biological networks. In a second part, we extend the formalism to be able to recover alignments - which we call ''partial" - when there are missing nodes on some networks. We explain the algorithms we have designed to compute those alignments, and then we give some improvements and some variants tailored to deal with specific biological problems

Les réarrangements chromosomiques sont des mutations qui modifient la structure et l'organisation des génomes. Ils sont ici étudiés dans le cadre de l'évolution des génomes de mammifères. L'objectif de ces travaux est de caractériser les régions du génome qui ont subi de tels évènements; elles sont appelées des points de cassure. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode permettant d'identifier précisément ces régions sur un génome par comparaison avec un génome d'espèce différente. Nous montrons qu'elle améliore nettement la résolution par rapport aux méthodes existantes. Cela permet, dans un deuxième temps, d'analyser le contenu des séquences de points de cassure et leur répartition le long du génome. Plusieurs caractéristiques de séquences ont ainsi été identifiées dans les points de cassure chez l'homme, comme la perte de similarité avec les génomes comparés et la présence de duplications et d'éléments transposables. Enfin, nous montrons que les points de cassure ne sont pas répartis uniformément le long du génome, mais leur localisation serait fortement influencée par l'organisation des gènes et la structuration du génome en isochores.

Le génome bactérien est classiquement pensé comme constitué de “chromosomes”, éléments génomiques essentiels pour l’organisme, stables et à évolution lente, et de “plasmides”, éléments génomiques accessoires, mobiles et à évolution rapide. La distinction entre plasmides et chromosomes a récemment été mise en défaut avec la découverte dans certaines lignées bactériennes d’éléments génomiques intermédiaires, possédant à la fois des caractéristiques de chromosomes et de plasmides. Désignés par le terme de “chromosomes secondaires”, “mégaplasmides” ou “chromid”, ces éléments sont dispersés parmi les lignées bactériennes et sont couramment décrits comme des plasmides adaptés et modifiés. Cependant, leur véritable nature et les mécanismes permettant leur intégration dans le génome stable reste à caractériser. En utilisant les protéines liées aux Systèmes de Transmission de l’Information Génétique (STIG) comme variables descriptives des éléments génomiques bactériens (ou réplicons), une étude globale de génomique comparative a été conduite sur l’ensemble des génomes bactériens disponibles. A travers l’analyse de l’information contenue dans ce jeu de données par différentes approches analytiques, il apparait que les STIG constituent des marqueurs pertinents de l’état d’intégration des réplicons dans le génome stable, ainsi que de leur origine évolutive, et que les Réplicons Extra-Chromosomiques Essentiels (RECE) témoignent de la diversité des mécanismes génétiques et des processus évolutifs permettant l’intégration de réplicons dans le génome stable, attestant ainsi de la continuité du matériel génomique
The genome of bacteria is classically separated into essential, stable and slow evolving replicons (chromosomes) and accessory, mobile and rapidly evolving replicons (plasmids). This paradigm is being questioned since the discovery of extra-chromosomal essential replicons (ECERs), be they called ”megaplasmids”, ”secondary chromosomes” or ”chromids”, which possess both chromosomal and plasmidic features. These ECERs are found in diverse lineages across the bacterial phylogeny and are generally believed to be modified plasmids. However, their true nature and the mechanisms permitting their integration within the sable genome are yet to be formally determined. The relationships between replicons, with reference to their genetic information inheritance systems (GIIS), were explored under the assumption that the inheritance of ECERs is integrated to the cell cycle and highly constrained in contrast to that of standard plasmids. A global comparative genomics analysis including all available of complete bacterial genome sequences, was performed using GIIS functional homologues as parameters and applying several analytical procedures. GIIS proved appropriate in characterizing the level of integration within the stable genome, as well as the origins, of the replicons. The study of ECERs thus provides clues to the genetic mechanisms and evolutionary processes involved in the replicon stabilization into the essential genome and the continuity of the genomic material