Dissertations / Theses on the topic 'Sélection de séquence'

La domestication puis la sélection de la carotte a abouti à une diversité de couleur des types variétaux cultivés associée à une grande variabilité de la teneur en caroténoïde dans la racine. Les gènes de la voie de biosynthèse des caroténoïdes sont donc susceptibles d'être impliqués dans les différences de teneur en caroténoïdes chez la carotte et d'avoir été la cible de la sélection au cours de l'amélioration variétale. Les objectifs de cette thèse sont de connaître le rôle des variations transcriptionnelles des gènes de la voie de biosynthèse des caroténoïdes dans l'accumulation de caroténoïdes au cours du développement de racines de différentes couleurs, et de déterminer l'impact de la sélection et de l'histoire démographique de l'espèce, notamment la structuration génétique, sur la variabilité de séquence des gènes de la voie de biosynthèqe des caroténoïdes chez la carotte cultivée. . .
Carrot domestication and breeding have led to a diversity of cultivated carrot types exhibiting a high variability for carotenoid content in the root. Carotenoid biosynthesis genes are probably involved in carotenoid level differences, and could have been a selection target for plant breeding. The objectives of this thesis were to investigate the role of transcriptional variations for carotenoid biosynthesis genes on carotenoid accumulation during root development in variously coloured carrots, and to characterise the impact of selection and demographic history, particularly genetic structure, on carotenoid biosynthesis gene sequence variability in cultivated carrots. . . .

La reconnaissance spécifique de l’ADN en double-brin par des molécules synthétiques permet de développer de nouvelles approches thérapeutiques ainsi que de nouveaux outils moléculaires pour la compréhension de processus biologiques. Parmi ces ligands synthétiques, les oligonucléotides formant des triple-hélices (OFT) sont très étudiés au laboratoire. Ils ne peuvent se fixer que sur des séquences oligopurines•oligopyrimidines. Leur fixation peut être renforcée par l’utilisation de ligands stabilisant les triple-hélices en s’intercalant entre les triplets de bases. A ce jour, il n’existe pas de règles simples pour déterminer le meilleur OFT pour une cible donnée en présence de ligand. Nous avons développé une approche combinatoire afin de sélectionner des oligonucléotides qui se fixent avec une grande affinité et spécificité sur des cibles d’ADN double-brin en présence de ligands stabilisant les triple-hélices. Nous avons tout d’abord mis au point un protocole de sélection in vitro à pH neutre. Pour cela, nous avons développé des outils permettant de mesurer l’efficacité de ce protocole et de suivre l’enrichissement en séquences spécifiques au cours du processus de sélection. Nous avons ensuite appliqué cette stratégie à l’étude de deux types de cibles d’ADN en double-brin en présence de ligands des triple-hélices, l’une possédant une séquence strictement oligopurine•oligopyrimidine et l’autre une séquence oligopurine•oligopyrimidine alternée. Les oligonucléotides sélectionnés contre la cible oligopurine•oligopyrimidine sont capables de former des triple-hélices avec un motif antiparallèle. Dans le cas de la cible oligopurine•oligopyrimidine alternée, les séquences sélectionnées sont composées de blocs de thymines entrecoupées par des cytosines ou des guanines. Des analyses complémentaires nous ont permis de mettre en évidence que ces oligonucléotides se fixent selon des orientations différentes en formant deux ou trois petites triple-hélices saut de brin. Ces études nous ont permis de mieux caractériser la formation de triple-hélices en présence de ligands spécifiques et de nouveaux motifs structuraux ont été mis en évidence. Ce système expérimental ouvre la voie à l’étude de nouveaux ligands et au ciblage de nouvelles séquences cibles.

1) nous avons decouvert une proteine de 100 kd, associee a la snrnp u5 designee ibp pour intron binding protein, qui reconnait specifiquement la sequence (py)#n-ag 3 terminale de l'intron. Par des experiences de saturation-complementation, nous avons montre qu'ibp-snrnp u5 intervient a un stade tres precoce de l'assemblage du spliceosome. Ibp-snrnp u5 pourrait induire un changement de conformation dans la region 3 terminale du premessager de la b-globine humaine destine a faciliter l'interaction d'autres facteurs; 2) nous avons etudie l'interaction de la snrnp u2 avec le rna premessager de la b-globine humaine et deux autres precurseurs, issus du meme plasmide, tronques dans l'exon 2, a 14 et 24 nucleotides du sites d'epissage 3. L'analyse des fragments resistants a la rnase t1, immunoprecipites par l'anticorps anti-u2 rnp indique que le mecanisme de fixation de la snrnp u2 differe selon le rna utilise. Il s'est avere aussi que des branchements fonctionnels se forment sur des residus u, en plus du branchement authentique a 37 sur un a et qu'il y a une bonne correlation dans le temps entre l'etendue de la zone reconnue par la snrnp u2 et les facteurs associes, et les branchements formes. Nous avons interprete ces resultats comme etant la consequence d'interactions differentes entre la snrnp et le(s) facteur(s) de selection du site d'epissage 3

L'adn mitochondrial des schistosomes a ete caracterise par cartographie genetique, et sa variabilite inter et intra-specifique evaluee. Une sonde moleculaire specifique de schistosome a ete clonee dans un plasmide bacterien. L'organisation genique et le polymorphisme de taille de la molecule sont compares a ce que l'on connait chez d'autres organismes, et l'evolution de ce genome cytoplasmique discutee. Les adn ribosomaux nucleaire et mitochondrial de sept especes de schistosomes ont ete amplifies et sequences, et un modele de structure secondaire propose. Les contraintes pouvant s'exercer sur cette structure et leurs consequences sur l'evolution moleculaire sont discutees. Les phylogenies obtenues pour chacune des deux molecules sont congruentes. Par comparaison avec les phylogenies des hotes intermediaires et definitifs, les evenements de coevolution et de capture d'hotes ont ete reconstitues. Nous proposons une calibration de l'arbre phylogenetique des schistosomes qui fait remonter la capture de l'homme de facon independante par plusieurs especes de schistosomes d'animaux de plus d'un million d'annees a l'actuel. Une hypothese de fixation de la gonochorie chez les schistosomatidae a partir d'ancetres hermaphrodites est proposee, resultant d'une selection pour le dimorphisme sous la contrainte principale de la sortie des ufs du systeme circulatoire clos des vertebres

Au cours de chimiothérapies, les cellules cancéreuses parviennent fréquemment à échapper aux effets toxiques des médicaments en développant des mécanismes de chimiorésistance qui résultent souvent de la présence d’un système d’efflux de ces médicaments. Cette chimiorésistance est corrélée à un phénomène appelé « phénotype MDR » pour (MultiDrug Resistance) et associé à la surexpression d’ATPases membranaires appartenant aux transporteurs ABC (ATP Binding Cassette). Le transporteur ABCG2 fait partie de cette grande famille de protéines. Un alignement de séquence a permis l’identification chez ABCG2 une séquence spécifique (LSGGE) très semblable à la séquence signature (VSGGE) de tous les transporteurs ABC. La mutation ponctuelle des résidus de cette séquence en alanine a produit une perte importante de fonction des mutants L352A et S353A, observée au niveau du transport et de l’activité ATPasique. Des relations structure-activité établies à partir de différents composés de la famille des flavonoïdes ont permis d’identifier MBLI 97, boéravinone G, MHT et ABI comme des composés puissants et spécifiques, capables d’abolir la résistance à de multiples drogues et chimiosensibiliser la croissance cellulaire. Le ciblage de séquences spécifiques et l'utilisation d'inhibiteurs spécifiques de ces transporteurs constituent des stratégies destinées à contrer la chimiorésistance et augmenter l’efficacité des traitements chimiothérapeutiques
During chemotherapy, cancer cells frequently succeed to escape the toxic effects of drugs by developing mechanisms of chemoresistance which often result from the presence of an efflux system of these drugs. Such a chemoresistance is correlated to the MDR (MultiDrug Resistance) phenotype and associated to overexpression of membrane ATPases belonging to the ABC (ATP-Binding Cassette) transporters. The ABCG2 transporter belongs to this large family of proteins. Sequence alignment allowed the identification of a specific (LSGGE) sequence in ABCG2, which is quite similar to the canonical sequence signature (VSGGE) of all ABC transporters. Point mutation of these residues into alanine produced a loss of function in L352A and S353A mutants, as observed in transport and on ATPase activity. Structure-activity relationships drawn from some compounds among the family of flavonoids allowed the identification of MBLI 97, boeravinone G, MHT and ABI as potent and ABCG2-specific inhibitors, able to revert multidrug resistance and chemosensitize cell growth. The study of specific sequences and use of specific inhibitors of these transporters constitute strategies to abolish cancer cell chemoresistance and to increase the efficiency of chemotherapeutic treatments

Les chaînes de Markov constituent une famille de modèle statistique incontournable dans de nombreuses applications, dont le spectre s'étend de la compression de texte à l'analyse des séquences biologiques. Un problème récurrent dans leur mise en oeuvre face à des données réelles est la nécessité de compromettre l'ordre du modèle, qui conditionne la complexité des interactions modélisées, avec la quantité d'information fournies par les données, dont la limitation impacte négativement la qualité des estimations menées. Les arbres de contexte permettent une granularité fine dans l'établissement de ce compromis, en permettant de recourir à des longueurs de mémoire variables selon le contexte rencontré dans la séquence. Ils ont donné lieu à des outils populaires tant pour l'indexation des textes que pour leur compression (Context Tree Maximisation – CTM - et Context Tree Weighting - CTW). Nous proposons une extension de cette classe de modèles, en introduisant les arbres de contexte parcimonieux, obtenus par fusion de noeuds issus du même parent dans l'arbre. Ces fusions permettent une augmentation radicale de la granularité de la sélection de modèle, permettant ainsi de meilleurs compromis entre complexité du modèle et qualité de l'estimation, au prix d'une extension importante de la quantité de modèles mise en concurrence. Cependant, grâce à une approche bayésienne très similaire à celle employée dans CTM et CTW, nous avons pu concevoir une méthode de sélection de modèles optimisant de manière exacte le critère bayésien de sélection de modèles tout en bénéficiant d'une programmation dynamique. Il en résulte un algorithme atteignant la borne inférieure de la complexité du problème d'optimisation, et pratiquement tractable pour des alphabets de taille inférieure à 10 symboles. Diverses démonstrations de la performance atteinte par cette procédure sont fournies en dernière partie
Markov chains, as a universal model accounting for finite memory, discrete valued processes, are omnipresent in applied statistics. Their applications range from text compression to the analysis of biological sequences. Their practical use with finite samples, however, systematically require to draw a compromise between the memory length of the model used, which conditions the complexity of the interactions the model may capture, and the amount of information carried by the data, whose limitation negatively impacts the quality of estimation. Context trees, as an extension of the model class of Markov chains, provide the modeller with a finer granularity in this model selection process, by allowing the memory length to vary across contexts. Several popular modelling methods are based on this class of models, in fields such as text indexation of text compression (Context Tree Maximization and Context Tree Weighting). We propose an extension of the models class of context trees, the Parcimonious context trees, which further allow the fusion of sibling nodes in the context tree. They provide the modeller with a yet finer granularity to perform the model selection task, at the cost of an increased computational cost for performing it. Thanks to a bayesian approach of this problem borrowed from compression techniques, we succeeded at desiging an algorithm that exactly optimizes the bayesian criterion, while it benefits from a dynamic programming scheme ensuring the minimisation of the computational complexity of the model selection task. This algorithm is able to perform in reasonable space and time on alphabets up to size 10, and has been applied on diverse datasets to establish the good performances achieved by this approach

Les gènes impliquées dans la reproduction évoluent rapidement et sont très souvent soumis à sélection positive. L’objectif de ma thèse a été d’étudier l’évolution de certains de ces gènes, potentiellement impliqués dans le phénomène de spéciation via leur implication dans les barrières prézygotiques.Nos résultats montrent que pour le gène SAL1, impliqué dans la reconnaissance phéromonale chez le porc, trois acides aminés sous sélection positive participent à la liaison de la phéromone spécifique porcine. Nous avons également réalisé l’analyse évolutive des gènes prouvés expérimentalement comme ayant un rôle dans l’interaction spermatozoïde-ovocyte lors de la fécondation. Chacune des dix neuf espèces de vertébrés étudiées présente un profil évolutif particulier pour ces gènes, caractérisé par le gain et la perte de gènes, ainsi que la position des acides aminés sous sélection positive. L’évolution divergente de l’ensemble de ces gènes pourrait être impliquée dans la spéciation ou au moins dans le renforcement des barrières d’espèces.Enfin, le serveur web PhyleasProg a été conçu au cours de la thèse. Cet outil permet désormais aux scientifiques, peu aguerris aux méthodes d’analyses phylogénétiques, d’acquérir simplement et rapidement un grand nombre de résultats sur l’histoire évolutive de leurs gènes d’intérêts
Genes involved in reproduction evolve rapidly and are often under positive selection. The objective of this work was to study the evolution of some of these genes, potentially involved in speciation, through their involvement in prezygotic barriers.Our results show that for the SAL1 gene, involved in pheromonal recognition in pig, three amino acids under positive selection participate in the specific binding of the pig pheromone. We also perform an evolutionary analysis of genes experimentally shown to be involved in the sperm-oocyte interaction during fertilization. Each of the nineteen species studied exhibit a particular pattern of evolution, characterized by gene gains and losses, as well as the position of amino acids under positive selection. The divergent evolution of all these genes could be involved in speciation or at least in the reinforcement of species barriers.Finally, the PhyleasProg web server was designed during the thesis. This tool permits to scientists with no experience in phylogenetic analyses to acquire a large number of results quickly and easily on the evolutionary history of their genes of interest

Dans cette these, nous presentons la forme generale d'un filtre recursif oriente vitesse dont les parametres permettent de regler sa selectivite vis-a-vis d'une vitesse donnee. Une architecture de filtrage, composee d'un ensemble de filtres orientes pour un ensemble de vitesses donnees, est appliquee a une sequence d'images. L'analyse des reponses de chaque filtre nous permet de definir le champ des vitesses apparentes de la sequence. Dans un premier temps, en rapprochant les methodes d'estimation du mouvement qui exploitent le principe de correlation et la structure biologique du systeme visuel animal, nous decrivons la structure non recursive d'un filtre selectif. Nous validons de maniere theorique la propriete de selectivite du filtre en etudiant la transformee de fourier de son expression mathematique. Afin de reduire le nombre d'operations elementaires necessaires au calcul de la reponse d'un filtre, nous modifions la definition precedente afin d'aboutir a une formulation recursive. Nous implantons une architecture de filtrage fonde sur une structure particuliere des filtres recursifs. Nous precisons les demarches a suivre pour concevoir un banc de filtres qui nous permette de rechercher un ensemble fini de vitesses. Nous appliquons la methode sur plusieurs sequences d'images de synthese dont certains champs des vitesses apparentes presentent des discontinuites.

Le principal obstacle aux communications longue distance est l'interférence non linéaire (NLI), résultant des effets non linéaires dans les canaux de fibres optiques. Bien que les algorithmes de traitement du signal numérique offrent une atténuation partielle, la nature intrinsèquement non linéaire, couplée aux effets de dispersion prédominants, continue de défier la fidélité de transmission. Aborder la non-linéarité directement à la source par des modulations intrinsèquement moins sensibles aux distortions non-linéaires est au coeur de notre stratégie de recherche. Les schémas traditionnels de modulation, à mesure que l'efficacité spectrale augmente, i.e formats QAM, deviennent de plus en plus sensibles à NLI et la distance euclidienne moyenne au carré (MSED) diminue. Bien que la modulation multi-dimensionnelle (MD) offre des gains linéaires améliorés et non linéaires partiels, elle est insuffisante. L'émergence de la mise en forme probabiliste de constellation (PCS), privilégiée pour son gain linéaire accru et sa compatibilité avec le matériel de modulation conventionnel, introduit une NLI supplémentaire. Par conséquent, la conception de PCS tolérante aux non-linéarités émerge comme une direction de recherche cruciale. Notre thèse commence par une nouvelle modulation MD pour les signaux uniformes. Ensuite, nous proposons une approche novatrice combinant MD avec PCS pour examiner les variations de performance. En explorant la PCS, nous étudions le coupleur de distribution de mise en forme (DM) sphérique énumérative, initialement d'un point de vue MD, et concevons un DM optimisé pour la tolérance non linéaire sur de courtes distances. Par la suite, nous introduisons une nouvelle technique de mesure d'NLI, prenant en compte les effets de dispersion. En intégrant cela au cadre de sélection de séquence de la PCS, nous réalisons une transmission longue distance réussie avec des gains non linéaires notables
The main impediment in long-distance communications is nonlinear interference (NLI), stemming from nonlinear effects in optical fibers. While Digital signal processing algorithms offer partial mitigation, the inherent nonlinear nature of the fiber, coupled with predominant dispersion effects, continues to challenge the increase of transmission throughputs. Addressing nonlinearity at the information source through signal modulation technology is at the heart of our research. Traditional modulation schemes, as spectral efficiency climbs, such as QAM, become increasingly susceptible to NLI while their Mean Squared Euclidean Distance (MSED) diminishes. While multi-dimensional (MD) modulation yields improved linear and partial nonlinear gains, it has not yet demonstrated tangible benefits. On the other hand, the emergence of probabilistic constellation shaping (PCS), preferred for its enhanced linear gain and compatibility with conventional modulation hardware and software, introduces additional NLI. Consequently, the design of nonlinear-tolerant PCS is emerging as a pivotal research direction. Our thesis begins with a novel MD modulation for uniformly distributed signals. Then, we propose a novel approach combining MD with PCS to examine performance variations. Delving into PCS, we investigate the enumerative sphere shaping distribution matcher (DM), initially from an MD stance, and design a DM optimized for nonlinear tolerance over shorter distances. Subsequently, we introduce a new NLI measurement technique, accounting for dispersion effects. Integrating this with the sequence selection framework of PCS, we achieve successful long-distance transmission with notable nonlinear gains

L'objectif principal de ces travaux de thèse a été la mise en place d'un algorithme de détection de cibles sous-résolues pour des images infra-rouges de ciel.Pour cela, nous avons d'abord cherché à modéliser les images réelles dont nous disposions. Après une étude de ces images, nous avons proposé plusieurs modèles gaussiens prenant en compte la covariance spatiale. Dans ces modèles, nous avons supposé que les images pouvaient être segmentées en zones stationnaires. Dans chaque zone, nous avons supposé une structure forte sur la matrice de covariance (comme les modèles auto-régressifs en deux dimensions par exemple).Il a ensuite fallu choisir entre ces modèles. Pour cela, nous avons appliqué une méthode de sélection de modèles par critère de vraisemblance pénalisée introduite par Birgé et Massart. Nous avons obtenu comme résultats théoriques une inégalité oracle qui a permis de démontrer les propriétés statistiques du modèle choisi. Une fois le modèle sélectionné, nous avons pu bâtir un test de détection. Nous nous sommes inspirés de la théorie de Neyman-Pearson et du test du rapport de vraisemblance généralisé. Notre contrainte principale a été le respect du taux de fausses alarmes par image. Pour le garantir, nous avons appris le comportement du test sur les images réelles pour en déduire le seuil à appliquer.~~Nous avons ensuite remarqué que le comportement de ce test variait fortement selon la texture de l'image : image de ciel bleu uniforme, image de nuage très texturé, etc. Après avoir caractérisé les différentes textures rencontrées avec les coefficients de scattering de Stéphane Mallat, nous avons décidé de classer ces textures. Le seuil appliqué lors de la détection a alors été adapté à la texture locale du fond. Nous avons finalement mesuré les performances de cet algorithme sur des images réelles et nous les avons comparées à d'autres méthodes de détection.Mots-clés: Détection, Covariance spatiale, Sélection de modèles, Apprentissage, Classification non supervisée
During this PHD, we developped an detection algorithm. Our principal objective was to detect small targets in a complex background like clouds for example.For this, we used the spatial covariate structure of the real images.First, we developped a collection of models for this covariate structure. Then, we selected a special model in the previous collection. Once the model selected, we applied the likelihood ratio test to detect the potential targets.We finally studied the performances of our algorithm by testing it on simulated and real images

Le schéma du développement des lymphocytes T dans le thymus est compatible avec la génération à partir d'un même précurseur VDJβ de plusieurs cellules filles exprimant des TRCα différents. Mais l'énorme diversité du répertoire TCR chez la souris normale rend difficile la détection de tels groupes. Les différents modèles de diversité restreinte du répertoire, les souris TCRβ transgéniques, suggèrent que la diversité du répertoire TCRα, associé à un TCRβ donné au niveau des lymphocytes T matures, pourrait être fortement réduite par les processus de sélection. Nous avons considéré que si certains descendants d'un même réarrangement VDJβ expriment des TCRα similiaires, certaines de ces cellules pourraient reconnaître le même épitope. Dans ce cas, il serait possible de les détecter par l'analyse détaillée des répertoires TCRαβ spécifiques de l'antigène sélectionnés lors des réponses immunitaires qui se traduisent par une forte expansion clonale. Nous avons utilisé un modèle de réponse lymphocytaire T CD8 qui permet l'indentification ex vivo et la purification d'une sous-population fortement enrichie en cellules spécifiques de l'antigène à partir de souris individuelles. En plus, cette réponse immunitaire est dirigée essentiellement contre un seul peptide le HLA-CW3(170-179) présenté par les molécules H-2Kd dont le répertoire est caractérisé par une diversité relativement étroite facilitant ainsi son analyse à partir de cellules individuelles. En faisant appel à des techniques de "single-cell RT-et DNA-PCR" très efficaces, nous avons pu détecter des clones de cellules T qui partagent le même réarrangement VDJβ associé à des TCRα différents dans des clones distincts. En outre, ces cellules dont l'origine commune a pu être prouvée par l'amplification des réarrangements DJβ résiduels, peuvent être sélectionnées par le même antigène chez une souris normale et contribuent au répertoire immun à des proportions inégales. Ces résultats suggèrent que, chez la souris normale, la diversité du répertoire TCRα associé à un réarrangement VDJβ pourrait être en fait très limitée.

Cette thèse est consacrée à la détection de ruptures multiples. Dans une première partie, nous considérons le cas de ruptures dans la moyenne d'un signal gaussien. Dans le chapitre 1, nous adoptons une approche bayésienne : nous estimons la distribution a posteriori de la configuration des instants de ruptures par des méthodes de Monte Carlo par chaînes de Markov. Une version stochastique de l'algorithme EM est utilisé pour estimer les hyper-paramètres du modèle. Dans le chapitre 2, le problème est posé comme l'estimation non-paramètrique par sélection de modèle d'une fonction s constante par morceaux en minimisant un critère des moindres carrés pénalisé. Nous donnons la pénalité et une borne de risque non-asymptotique de l'estimateur pénalisé. La pénalité est fonction de deux constantes et de la variance du bruit qui sont des quantités inconnues. Dans le chapitre 3, nous déterminons à variance connue les valeurs optimales des deux constantes pour toute fonction s et toute taille d'échantillon par une étude de simulation. Dans le chapitre plutôt que d'estimer la variance, nous utilisons une méthode heuristique qui consiste à trouver la bonne pénalité en fonction des données. Nous calibrons cette méthode et étudions sa performance par des études de simulations. Dans le chapitre 5, nous proposons un algorithme hybride combinant l'algorithme CART avec cette méthode pour l'application sur des échantillons de très grande taille. Dans une seconde partie, nous considérons le cas de ruptures dans la distribution marginale d'une suite de variables aléatoires discrètes indépendantes. Dans le chapitre 6, nous relions la distribution des variables à une fonction s que nous estimons en maximisant la vraisemblance pénalisée et donnons une borne de risque de l'estimateur obtenu. Dans le chapitre 7, nous adaptons l'algorithme hybride proposé dans le chapitre 5 pour la détection de régions homogènes des séquences d'ADN de deux bactéries
This thesis is devoted to the detection of multiple change-points. The first part considers the case of change-points in the mean for Gaussien signal. In Chapter 1, we adopt a bayesien approach: the posterior distribution of the change-points sequence is estimated by Monte Carlo by Markov chain methods. A stochastic version of the EM algorithm is used for estimating the hyper-parameters of the model. In Chapter 2, the change-points and the means are simultaneously estimated by recovering the underlying piecewice constant function denoted by s which is a penalized least-square estimator. We give the penalty form and a non-asymptotic risk bound for the corresponding penalized estimator. The penalty depends on two constants and the noise level which are unknown. In Chapter 3, given known variance we determine the optimal values for the two constants for any function s and size of sample by simulation study. In Chapter 4, rather than estimating the noise level, a heuristic method is used to estimate the penalty itself using the data. We calibrate it and test it on various simulated data sets. In Chapter 5, we propose an hybrid algorithm combining the CART algorithm and a partial exhaustive search for the application for large samples. The second part considers the case of change-points in the distribution of a sequence of independant random variables. In Chapter 6, we associate the distribution to a function s which we estimate by maximizing the penalized likelihood and we give a risk bound for the obtained estimator. In Chapter 7, we adapt the hybrid algorithm proposed in Chapter 5 to detect homogeneous regions in DNA sequences of two bacteria

Mieux connaitre les facteurs qui gouvernent l’apparition des évènements de recombinaison (crossing-overs ; CO) chez le blé tendre (Triticum aestivum L.) est primordial car ce processus est l’outil principal du sélectionneur pour permettre le brassage de la diversité génétique et l’introgression de régions d’intérêt dans des variétés agronomiques. L’utilisation de techniques de cytogénétique développées sur l’orge a permis de comparer la mise en place de la synapse lors de la méiose chez des lignées de blé tendre délétées de tout ou partie du bras long du chromosome 3B et qui avaient été préalablement montrées comme présentant un nombre de chiasmas réduit par rapport à la variété euploïde. Les analyses cytogénétiques couplées à des études bioinformatiques de la séquence montrent que le synapsis a lieu quasiment normalement chez les mutants et que la délétion de certains gènes connus comme impactant le déroulement de la méiose pourrait expliquer le phénotype observé. De plus, le développement de ressources génomiques (SNP, séquence) à destination des sélectionneurs a permis la réalisation de cartes génétiques haute densité des 21 chromosomes ancrées sur la séquence du génome. Tous les chromosomes montrent le même profil de recombinaison avec un accroissement dans les parties distales et une réduction drastique dans les parties centromériques et péri-centromériques. L’exploitation de plus de 250 CO localisés dans des fenêtres de moins de 25 kb sur le chromosome 3B utilisé comme modèle pour l’étude de l’impact de la séquence sur la recombinaison, montre que les profils de recombinaison ancestrale et actuelle sont conservés et que les CO ont lieu préférentiellement dans les parties promotrices des gènes exprimés en méiose ce qui suggère que la conformation chromatinienne influence la recombinaison. Finalement, ces données ont aussi été l’opportunité de détecter des motifs liés à la recombinaison qui présentent des similarités avec celui ciblé par la protéine PRDM9 qui conduit à la recombinaison chez l’humain. Cela suggère que les mécanismes de contrôle de la recombinaison sont conservés chez les eucaryotes
Better knowledge of the factors that drive recombination (crossovers; COs) in bread wheat (Triticum aestivum L.) is of main interest since this process is the main tool allowing breeders to admix the genetic diversity and to introgress regions of interest in agronomic varieties. We used cytogenetic techniques previously developed on barley to compare the establishment of synapsis during meiosis in deletion lines missing part or whole of the long arm of chromosome 3B of bread wheat and which were previously shown as having a reduced chiasmata number compared to euploid varieties. Cytogenetic analysis combined with bioinformatics studies showed that the synapsis occurs almost normally in mutants and that deletion of some genes known to impact meiosis behavior may explain the observed phenotype. In addition, development of genomic resources (SNPs, sequence) for wheat breeders allowed simultaneous elaboration of high density genetic maps for the 21 chromosomes anchored on genome sequence. All chromosomes present the same recombination pattern with an increase of recombination in the distal parts and reduction in centromeric/pericentromeric regions of the chromosomes. Analysis of more than 250 COs mapped in windows lower than 25kb located on chromosome 3B used as model to study the impact of sequence features on recombination showed that current and ancestral recombination patterns are conserved and that COs preferentially occur in the promoter part of gene expressed in meiosis suggesting that chromatin conformation impacts recombination. Finally, these data were the opportunity to detect recombination-associated motif which presents similarities with the motif targeted by the PRDM9 protein driving recombination in human. This suggests that the control of recombination mechanisms is conserved among eukaryotes

Ce mémoire résume les résultats d'une étude systématique concernant les propriétés d'une importante série de polyuréthaneimides (PUI) copolymères à blocs à structure évolutive lors de la pervaporation de mélanges exclusivement organiques avec un intérêt particulier pour la séparation du mélange azéotropique EtOH/ETBE. Environ 40 polyuréthaneimides ont été synthétisés par une méthode permettant le contrôle de la structure du matériau. Les résultats obtenus en pervaporation ont montré une nette tendance de relations propriétés-structure très utile pour la recherche d'une membrane d'intérêt industriel. Restreinte à des PUI ne différant que par leur segment flexible, cette étude permet d'établir une corrélation quantitative entre la sélectivité en pervaporation et un paramètre de sélectivité d'interaction, défini à partir du paramètre de solubilité du segment flexible calculé à partir de méthodes par contribution de groupes. Une approche nouvelle permet ensuite de corréler les propriétés en pervaporation et en sorption à l'aide de paramètres de polarité. Les corrélations quantitatives sont établies pour de nombreux systèmes ternaires différant par les matériaux ou les perméants impliqués. L'étude de nombreuses données publiées sur la sorption d'un liquide pur dans un polymère montre par ailleurs la généralité de ce type de corrélation qui s'applique à des systèmes très variés. La dernière partie concerne la modélisation du transfert dans le cas d'un véritable système ternaire selon une loi de FICK thermodynamique qui considère la forte non-idéalité du système. Les lois décrivant l'équilibre thermodynamique de sorption sont particulièrement simples et mettent en évidence la saturation préliminaire des groupes uréthane par l'éthanol. La comparaison des différents paramètres calculés (modèle ou perméation différentielle) conduit à remettre en question la validité de la loi de FICK adoptée pour décrire le transfert en pervaporation

L’instabilité des séquences répétées microsatellites du génome (courtes répétitions en tandem d’un à cinq nucléotides) est une conséquence de l’inactivation du système MMR (MisMatch Repair), en charge de la réparation des erreurs produites au cours de la réplication de l’ADN. Cette instabilité est associée à un processus de transformation cellulaire original, observé chez l’homme dans des pathologies tumorales fréquentes, nommées MSI (pour Microsatellite Instability). Les localisations primaires les plus fréquentes de ces tumeurs sont le côlon, l’endomètre et l’estomac. Elles peuvent avoir une origine héréditaire (prédisposition familiale ; syndrome de Lynch et apparentés), mais sont dans la majorité des cas de survenue sporadique. La transformation des cellules MMR-déficientes s’observe dans le contexte de l’accumulation de nombreuses mutations somatiques dans l’ADN tumoral. Certaines ont un caractère oncogénique en favorisant la troncature et la perte de fonction de gènes suppresseurs de tumeur ou apparentés, impliqués dans des voies de signalisations diverses et qui contiennent des microsatellites codants (mutations indels d’une à deux paires de base, décalant le cadre de lecture, fréquemment rapportées dans ces tumeurs). Les travaux présentés dans le cadre de mon doctorat visent à mieux comprendre le rôle de l’instabilité microsatellitaire dans la tumorigenèse MSI. Ils s’inscrivent dans le contexte du décryptage et de l’analyse des données de séquençage d’exome de 47 cancers colorectaux primitifs MSI. Dans le contexte d’un niveau élevé d’instabilité génomique caractérisant ces tumeurs, la mise au point par mon laboratoire d’accueil de modèles probabilistes a permis de dresser une liste restreinte de gènes, remarquables par le fait qu’ils sont affectés par des mutations somatiques dont les fréquences sont exceptionnellement élevées ou basses dans l’ADN tumoral. Sous l’hypothèse que de tels évènements somatiques affectent des gènes clés de la tumorigenèse MSI colique, j’ai focalisé mes recherches sur les gènes dont les altérations sont peu fréquentes. Brièvement, j’ai pu démontrer le caractère délétère d’un petit nombre d’altérations microsatellitaires codantes dont la survenue semble soumise à une pression de sélection négative (N=13). Mes résultats indiquent que ces mutations semblent fragiliser le phénotype tumoral des cellules dans lesquelles elles surviennent, la perte de fonction des gènes qu’elles affectent conduisant à diverses conséquences délétères en fonction du gène candidat (e.g. sensibilisation à la mort cellulaire, perte des capacités proliférative et migratoire, ralentissement de la croissance tumorale). Ces résultats rapportent pour la première fois et à grande échelle, la sélection négative de mutations dans des tumeurs à forte instabilité génomique MSI. Ils ouvrent de nouvelles voies pour la compréhension de ce mode particulier de transformation cellulaire, et sont potentiellement d’intérêt pour la mise au point de thérapies personnalisées pour les patients
Since the discovery of a link between mismatch repair (MMR) deficiency and cancer, microsatellite instability (MSI) is thought as a process underlying cell transformation and tumour progression and invasion. MSI tumours are a subset of frequent human neoplasms, both inherited and sporadic, associated with several primary locations (colon, stomach, endometrium…). In MMR-deficient cells, MSI generates hundreds of frameshift mutations in genes (MSI Target Genes, MSI-TGs) containing coding microsatellite sequences (e.g. -1/+1 bp, insertions/deletions, i.e. indels). Some of these mutations affect genes with a role in human carcinogenesis and are thus expected to promote the MSI-driven tumorigenic process. During my PhD, I aimed to decipher the role of MSI in colon tumorigenesis. I exploited exome-sequencing data available in my lab that were generated from the analysis of a series of 47 human MSI primary colorectal cancer (CRC). Through biostatistics analysis and mathematical models that we designed to interpret mutation rates in the context of the high background for instability characterizing MSI in CRC, we identified a few microsatellites containing genes coding mutations that were negatively selected in MSI colon tumours (N=13). Under the hypothesis that these events may have a negative impact in colon tumorigenesis, I demonstrated that the silencing of these MSI target genes (siRNA/shRNA) was deleterious for MSI cancer cells using in vitro and in vivo models (impairment of proliferation and/or migration and/or response to chemotherapy and/or tumour growth) (Jonchère*, Marisa*, Greene* et al., submitted)

L’acquisition de données génomiques ne cesse de croître, ainsi que l’appétit pour les interpréter. Mais déterminer les processus qui ont façonné l’évolution des séquences codantes (et leur importance relative) est un défi scientifique passant par le développement de modèles statistiques de l’évolution prenant en compte de plus en plus d’hétérogénéités au niveau des processus mutationnels et de sélection. Identifier la sélection est une tâche qui nécessite typiquement de détecter un écart entre deux modèles : un modèle nulle ne permettant pas de régime évolutif adaptatif et un modèle alternatif qui lui en permet. Lorsqu’un test entre ces deux modèles rejette le modèle nulle, on considère avoir détecter la présence d’évolution adaptative. La tâche est d’autant plus difficile que le signal est faible et confondu avec diverses hétérogénéités négligées par les modèles. La détection de la sélection sur l’usage des codons spécifiquement est controversée, particulièrement chez les Vertébrés. Plusieurs raisons peuvent expliquer cette controverse : (1) il y a un biais sociologique à voir la sélection comme moteur principal de l’évolution, à un tel point que les hétérogénéités relatives aux processus de mutation sont historiquement négligées ; (2) selon les principes de la génétique des populations, la petite taille efficace des populations des Vertébrés limite le pouvoir de la sélection sur les mutations synonymes conférant elles-mêmes un avantage minime ; (3) par contre, la sélection sur l’usage des codons pourrait être très localisée le long des séquences codantes, à des sites précis, relevant de contraintes de sélection relatives à des motifs utilisés par la machinerie d’épissage, par exemple. Les modèles phylogénétiques de type mutation-sélection sont les outils de prédilection pour aborder ces questions, puisqu’ils modélisent explicitement les processus mutationnels ainsi que les contraintes de sélection. Toutes les hétérogénéités négligées par les modèles mutation-sélection de Yang and Nielsen [2008] peuvent engendrer de faux positifs allant de 20% (préférence site-spécifique en acides aminés) à 100% (hypermutabilité des transitions en contexte CpG) [Laurin-Lemay et al., 2018b]. En particulier, l’hypermutabilité des transitions du contexte CpG peut à elle seule expliquer la sélection détectée par Yang and Nielsen [2008] sur l’usage des codons. Mais, modéliser des phénomènes qui prennent en compte des interdépendances dans les données (par exemple l’hypermutabilité du contexte CpG) augmente de beaucoup la complexité des fonctions de vraisemblance. D’autre part, aujourd’hui le niveau de sophistication des modèles fait en sorte que des vecteurs de paramètres de haute dimensionnalité sont nécessaires pour modéliser l’hétérogénéité des processus étudiés, dans notre cas de contraintes de sélection sur la protéine. Le calcul bayésien approché (Approximate Bayesian Computation ou ABC) permet de contourner le calcul de la vraisemblance. Cette approche diffère de l’échantillonnage par Monte Carlo par chaîne de Markov (MCMC) communément utilisé pour faire l’approximation de la distribution a posteriori. Nous avons exploré l’idée de combiner ces approches pour une problématique spécifique impliquant des paramètres de haute dimensionnalité et de nouveaux paramètres prenant en compte des dépendances entre sites. Dans certaines conditions, lorsque les paramètres de haute dimensionnalité sont faiblement corrélés aux nouveaux paramètres d’intérêt, il est possible d’inférer ces mêmes paramètres de haute dimensionnalité avec la méthode MCMC, et puis les paramètres d’intérêt au moyen de l’ABC. Cette nouvelle approche se nomme CABC [Laurin-Lemay et al., 2018a], pour calcul bayésien approché conditionnel (Conditional Approximate Bayesian Computation : CABC). Nous avons pu vérifier l’efficacité de la méthode CABC en étudiant un cas d’école, soit celui de l’hypermutabilité des transitions en contexte CpG chez les Eutheria [Laurin-Lemay et al., 2018a]. Nous trouvons que 100% des 137 gènes testés possèdent une hypermutabilité des transitions significative. Nous avons aussi montré que les modèles incorporant l’hypermutabilité des transitions en contexte CpG prédisent un usage des codons plus proche de celui des gènes étudiés. Ceci suggère qu’une partie importante de l’usage des codons peut être expliquée à elle seule par les processus mutationnels et non pas par la sélection. Finalement nous explorons plusieurs pistes de recherche suivant nos développements méthodologiques : l’application de la détection de l’hypermutabilité des transitions en contexte CpG à l’échelle des Vertébrés ; l’expansion du modèle pour reconnaître des contextes autres que seul le CpG (e.g., hypermutabilité des transitions et transversions en contexte CpG et TpA) ; ainsi que des perspectives méthodologiques d’amélioration de la performance du CABC.
The acquisition of genomic data continues to grow, as does the appetite to interpret them. But determining the processes that shaped the evolution of coding sequences (and their relative importance) is a scientific challenge that requires the development of statistical models of evolution that increasingly take into account heterogeneities in mutation and selection processes. Identifying selection is a task that typically requires comparing two models: a null model that does not allow for an adaptive evolutionary regime and an alternative model that allows it. When a test between these two models rejects the null, we consider to have detected the presence of adaptive evolution. The task is all the more difficult as the signal is weak and confounded with various heterogeneities neglected by the models. The detection of selection on codon usage is controversial, particularly in Vertebrates. There are several reasons for this controversy: (1) there is a sociological bias in seeing selection as the main driver of evolution, to such an extent that heterogeneities relating to mutation processes are historically neglected; (2) according to the principles of population genetics, the small effective size of vertebrate populations limits the power of selection over synonymous mutations conferring a minimal advantage; (3) On the other hand, selection on the use of codons could be very localized along the coding sequences, at specific sites, subject to selective constraints related to DNA patterns used by the splicing machinery, for example. Phylogenetic mutation-selection models are the preferred tools to address these issues, as they explicitly model mutation processes and selective constraints. All the heterogeneities neglected by the mutation-selection models of Yang and Nielsen [2008] can generate false positives, ranging from 20% (site-specific amino acid preference) to 100% (hypermutability of transitions in CpG context)[Laurin-Lemay et al., 2018b]. In particular, the hypermutability of transitions in the CpG context alone can explain the selection on codon usage detected by Yang and Nielsen [2008]. However, modelling phenomena that take into account data interdependencies (e.g., hypermutability of the CpG context) greatly increases the complexity of the likelihood function. On the other hand, today’s sophisticated models require high-dimensional parameter vectors to model the heterogeneity of the processes studied, in our case selective constraints on the protein. Approximate Bayesian Computation (ABC) is used to bypass the calculation of the likelihood function. This approach differs from the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) sampling commonly used to approximate the posterior distribution. We explored the idea of combining these approaches for a specific problem involving high-dimensional parameters and new parameters taking into account dependencies between sites. Under certain conditions, when the high dimensionality parameters are weakly correlated to the new parameters of interest, it is possible to infer the high dimensionality parameters with the MCMC method, and then the parameters of interest using the ABC. This new approach is called Conditional Approximate Bayesian Computation (CABC) [Laurin-Lemay et al., 2018a]. We were able to verify the effectiveness of the CABC method in a case study, namely the hypermutability of transitions in the CpG context within Eutheria [Laurin-Lemay et al.,2018a]. We find that 100% of the 137 genes tested have significant hypermutability of transitions. We have also shown that models incorporating hypermutability of transitions in CpG contexts predict a codon usage closer to that of the genes studied. This suggests that a significant part of codon usage can be explained by mutational processes alone. Finally, we explore several avenues of research emanating from our methodological developments: the application of hypermutability detection of transitions in CpG contexts to the Vertebrate scale; the expansion of the model to recognize contexts other than only CpG (e.g., hypermutability of transitions and transversions in CpG and TpA context); and methodological perspectives to improve the performance of the CABC approach.

L’explosion du nombre de séquences permet à la phylogénomique, c’est-à-dire l’étude des liens de parenté entre espèces à partir de grands alignements multi-gènes, de prendre son essor. C’est incontestablement un moyen de pallier aux erreurs stochastiques des phylogénies simple gène, mais de nombreux problèmes demeurent malgré les progrès réalisés dans la modélisation du processus évolutif. Dans cette thèse, nous nous attachons à caractériser certains aspects du mauvais ajustement du modèle aux données, et à étudier leur impact sur l’exactitude de l’inférence. Contrairement à l’hétérotachie, la variation au cours du temps du processus de substitution en acides aminés a reçu peu d’attention jusqu’alors. Non seulement nous montrons que cette hétérogénéité est largement répandue chez les animaux, mais aussi que son existence peut nuire à la qualité de l’inférence phylogénomique. Ainsi en l’absence d’un modèle adéquat, la suppression des colonnes hétérogènes, mal gérées par le modèle, peut faire disparaître un artéfact de reconstruction. Dans un cadre phylogénomique, les techniques de séquençage utilisées impliquent souvent que tous les gènes ne sont pas présents pour toutes les espèces. La controverse sur l’impact de la quantité de cellules vides a récemment été réactualisée, mais la majorité des études sur les données manquantes sont faites sur de petits jeux de séquences simulées. Nous nous sommes donc intéressés à quantifier cet impact dans le cas d’un large alignement de données réelles. Pour un taux raisonnable de données manquantes, il appert que l’incomplétude de l’alignement affecte moins l’exactitude de l’inférence que le choix du modèle. Au contraire, l’ajout d’une séquence incomplète mais qui casse une longue branche peut restaurer, au moins partiellement, une phylogénie erronée. Comme les violations de modèle constituent toujours la limitation majeure dans l’exactitude de l’inférence phylogénétique, l’amélioration de l’échantillonnage des espèces et des gènes reste une alternative utile en l’absence d’un modèle adéquat. Nous avons donc développé un logiciel de sélection de séquences qui construit des jeux de données reproductibles, en se basant sur la quantité de données présentes, la vitesse d’évolution et les biais de composition. Lors de cette étude nous avons montré que l’expertise humaine apporte pour l’instant encore un savoir incontournable. Les différentes analyses réalisées pour cette thèse concluent à l’importance primordiale du modèle évolutif.
The explosion of sequence number allows for phylogenomics, the study of species relationships based on large multi-gene alignments, to flourish. Without any doubt, phylogenomics is essentially an efficient way to eliminate the problems of single gene phylogenies due to stochastic errors, but numerous problems remain despite obvious progress realized in modeling evolutionary process. In this PhD-thesis, we are trying to characterize some consequences of a poor model fit and to study their impact on the accuracy of the phylogenetic inference. In contrast to heterotachy, the variation in the amino acid substitution process over time did not attract so far a lot of attention. We demonstrate that this heterogeneity is frequently observed within animals, but also that its existence can interfere with the quality of phylogenomic inference. In absence of an adequate model, the elimination of heterogeneous columns, which are poorly handled by the model, can eliminate an artefactual reconstruction. In a phylogenomic framework, the sequencing strategies often result in a situation where some genes are absent for some species. The issue about the impact of the quantity of empty cells was recently relaunched, but the majority of studies on missing data is performed on small datasets of simulated sequences. Therefore, we were interested on measuring the impact in the case of a large alignment of real data. With a reasonable amount of missing data, it seems that the accuracy of the inference is influenced rather by the choice of the model than the incompleteness of the alignment. For example, the addition of an incomplete sequence that breaks a long branch can at least partially re-establish an artefactual phylogeny. Because, model violations are always representing the major limitation of the accuracy of the phylogenetic inference, the improvement of species and gene sampling remains a useful alternative in the absence of an adequate model. Therefore, we developed a sequence-selection software, which allows the reproducible construction of datasets, based on the quantity of data, their evolutionary speed and their compositional bias. During this study, we did realize that the human expertise still furnishes an indispensable knowledge. The various analyses performed in the course of this PhD thesis agree on the primordial importance of the model of sequence evolution.

Les molécules classiques du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMHII) sont des glycoprotéines de surface spécialisées dans la présentation de peptides, principalement dérivés de pathogènes extracellulaires, aux récepteurs des lymphocytes T CD4+ afin d’initier la réponse immunitaire adaptative. Elles sont encodées, avec celles du CMH de classe I, par les gènes les plus polymorphiques identifiés jusqu’à maintenant, avec plusieurs loci et une grande diversité allélique à chacun d’eux. De plus, le polymorphisme des gènes du CMHII n’est pas limité qu’aux séquences codantes. Il est également observé dans les promoteurs où on a démontré ses effets sur le niveau d’expression des gènes. La variation de la régulation d’un gène est considérée comme un facteur important et pour laquelle des modifications morphologiques, physiologiques et comportementales sont observées chez tous les organismes. Des séquences d’ADN répétées impliquées dans cette régulation ont été identifiées dans les régions non-codantes des génomes. D’un autre côté, la sélection par les pathogènes permettrait l’évolution et le maintien du polymorphisme des gènes du CMH chez les vertébrés. À ce sujet, plusieurs études ont montré l’implication de différents allèles du CMH dans la résistance ou la susceptibilité aux maladies. Cette étude avait pour objectifs de caractériser le polymorphisme du gène MHIIb chez l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis) et de documenter ses effets au niveau de la survie conférée par des allèles et/ou génotypes particuliers lors d’une infection, ainsi que sur la variation du niveau d’expression du gène dans différentes conditions. Dans une première partie, nous avons identifié un total de 6 allèles du gène MHIIb, désignés Safo-DAB*0101 à Safo-DAB*0601, qui montrent une grande similarité avec les séquences codantes provenant de poissons téléostéens et de l’humain. L’analyse des séquences du domaine b1 a permis de détecter l’effet d’une pression sélective positive pour maintenir le polymorphisme dans cette région de la molécule. Quatre de ces allèles ont été testés lors d’une expérience d’infection avec le pathogène Aeromonas salmonicida afin d’évaluer l’effet qu’ils pouvaient avoir sur la survie des poissons. Nous avons trouvé que l’allèle DAB*0101 était significativement associé à la résistance à la furonculose. En plus d’avoir été identifié chez les individus homozygotes pour cet allèle, l’effet a également été remarqué au niveau de la survie les poissons de génotype DAB*0101/*0201. À l’opposé, les facteurs de risque élevé obtenus pour les génotypes DAB*0201/*0301 et DAB*0301/*0401 suggèrent plutôt une association à la susceptibilité. Étant donné la faible fréquence à laquelle l’allèle DAB*0101 a été retrouvé dans la population, le modèle de la sélection dépendante de la fréquence pourrait expliquer l’avantage conféré par ce dernier et souligne l’importance de ce mécanisme pour le maintien du polymorphisme du gène MHIIb chez l’omble de fontaine. Dans une seconde partie, nous avons rapporté la présence d’un minisatellite polymorphique formé d’un motif de 32 nucléotides dans le second intron du gène MHIIb, et pour lequel un nombre exclusif de répétitions du motif a été associé à chaque allèle (69, 27, 20, 40, 19 et 25 répétitions pour les allèles DAB*0101 à DAB*0601 respectivement). L’expression relative de quatre allèles a été évaluée dans des poissons hétérozygotes aux températures de 6 ºC et 18 ºC. Les résultats indiquent que les allèles possédant un long minisatellite montrent une réduction de l’expression du gène d’un facteur 1,67 à 2,56 par rapport aux allèles qui en contiennent un court. De même, des allèles qui incluent des minisatellites de tailles similaires n’affichent pas de différence significative au niveau de l’abondance du transcrit aux deux températures. De plus, l’effet répressif associé aux longs minisatellites est amplifié à la température de 18 ºC dans des poissons de trois génotypes différents. Nous avons finalement observé une augmentation significative par un facteur 2,08 de l’expression totale du gène MHIIb à la température de 6 ºC. Ces résultats appuient l’implication des séquences d’ADN répétées dans la régulation de l’activité transcriptionnelle d’un gène et suggèrent qu’un minisatellite sensible aux différences de températures pourrait être soumis aux forces sélectives et jouer un rôle important dans l’expression de gènes et l’évolution des organismes poïkilothermes.
Classical major histocompatibility complex class II (MHCII) molecules are cell-surface glycoproteins specialized in the presentation of peptides, mainly derived from extracellular pathogens, to the antigen receptors of CD4+ T cells in the adaptive immune system. They are encoded, with those of the MHC class I, by the most polymorphic genes known to date, with multiple loci and high allelic diversity at each one. Moreover, the polymorphism within MHCII genes is not restricted to coding sequences. It has also been observed in promoters where it was shown to affect the expression level of the genes. Variation in gene regulation is believed to be an important factor from which modification in morphology, physiology or behaviour can be observed in all organisms. Repeated DNA sequences with functional roles in this regulation have been identified within the non-coding parts of the genomes. On the other hand, pathogen-driven selection is also believed to be important in the evolution and maintenance of the polymorphism of the MHC genes in vertebrates. Studies have shown the implication of different MHC alleles in disease resistance or susceptibility. In this study, our aims were to characterize the polymorphism of the MHIIb gene in brook charr (Salvelinus fontinalis), to document its effects on the survival conferred by specific alleles and/or genotypes following an infection and on the variation of the expression level of the gene in different environmental conditions. In a first part, we identified a total of 6 MHIIb alleles, designated Safo-DAB*0101 to Safo-DAB*0601, showing a high similarity to coding sequences from teleost fish and human. Analysis of the b1 domain sequences indicates the effect of a positive selection pressure to select polymorphic mutations in that region of the molecule. Four of these alleles were tested in a challenge experiment against the pathogen Aeromonas salmonicida to evaluate their effect on fish survival. We found that one allele, DAB*0101, was significantly associated with resistance to furonculosis. In addition to homozygotes for this allele, its resistance effect was also detected in the heterozygote individuals of the DAB*0101/*0201 genotype. In contrast, other allelic combinations, namely heterozygous genotypes DAB*0201/*0301 and DAB*0301/*0401 were significantly associated with increased susceptibility. Given that its frequency was relatively low in the population, the negative frequency dependant selection hypothesis could explain the advantage associated with the allele DAB*0101 over the other alleles and highlight the importance of this mechanism to sustain variation at the MHC in brook charr. In a second part, we reported the identification of a polymorphic minisatellite formed of a 32 nucleotides motif in the second intron of MHIIb gene, and for which distinctive repeat numbers of the motif were associated to each alleles (69, 27, 20, 40, 19 and 25 repeats for the DAB*0101 to DAB*0601 alleles respectively). Relative expression levels of four alleles were determined in heterozygous fish at temperature of 18 ºC and 6 ºC. Results indicate that alleles carrying the longest minisatellite showed a 1.67 to 2.56-fold reduction in the transcript expression relatively to the shortest one. In contrast, no significant differences were seen in the expression levels between alleles with comparable minisatellite length at both temperatures. Furthermore, the repressive activity associated to the longest minisatellite was more effective at temperature of 18 ºC in fish from three different genotypes. We finally observed a significant 2.08-fold up-regulation of the total MHII transcript amount at 6 ºC. The results support the implication of repeated DNA sequences in the regulation of the gene transcriptional activity and suggest that a temperature-sensitive minisatellite could potentially be submitted to selective forces and therefore play an important role in gene expression and evolution in ectothermic organisms.