Recherche de phénomènes singuliers impliqués dans la régulation fine de l'expression du génome chez la poule via l'utilisation de données issues du séquençage haut débit

Investigation of singular phenomena involved in the fine regulation of the chicken genome expression through high-throughput sequencing data analysis

• Auteur / Autrice : Laure Frésard
• Direction : Frédérique Pitel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique moléculaire
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poules

Génome

Variabilité génétique

Mots clés libres

Empreinte parentale

Edition de l'ARN

Séquençage nouvelle génération

Transcriptome

Bioinformatique

Poule

Résumé

"L'utilisation des croisements pour la sélection d'animaux d'élevage a permis depuis le début de la domestication d'utiliser au mieux la variabilité génétique pour obtenir des phénotypes toujours plus adaptés à nos attentes : on veut produire plus, c'est-à-dire sélectionner des animaux qui naissent facilement (taux de fertilité, facilité de reproduction), grandissent vite, et produisent en quantité (masse musculaire, production laitière, nombre d'œufs. . . ). Mais on veut aussi produire mieux et ainsi sélectionner des animaux non agressifs et non stressés, qui supportent les changements de conditions environnementales, et dont l'élevage est le moins dommageable possible pour l'environnement. Le plus fréquemment, de nombreux gènes sont impliqués dans la variabilité d'un phénotype. Un des enjeux est d'identifier les facteurs causaux de la variabilité génétique, si possible en allant jusqu'à la compréhension des mécanismes sous-jacents, car l'application des connaissances fondamentales est un levier pour optimiser la production. L'avancée des connaissances permet de définir certains dogmes, qui constituent le socle de nos "croyances scientifiques". On sait par exemple que chez un organisme diploïde, dans des conditions classiques d'expression, les transcrits paternels et maternels reproduisent fidèlement les parties codantes des ADN parentaux dont ils sont issus, en particulier les variants génétiques. Or deux exceptions vont à l'encontre de cette règle de transmission de la variabilité génétique : l'empreinte génomique parentale et l'édition de l'ARN. L'empreinte parentale est un mécanisme épigénétique ayant pour conséquence l'expression de certains gènes selon l'origine parentale de l'allèle, dont l'existence chez les Oiseaux fait l'objet d'un débat dans la littérature. L'édition de l'ARN correspond à des modifications post-transcriptionnelles sur le brin d'ARN sans modification de la séquence d'ADN dont il est transcrit. Cette thèse participe à la caractérisation de ces phénomènes qui interviennent de manière singulière dans le fonctionnement du génome chez la Poule, à l'aide de données issues de séquençage haut débit. Deux lignées de poulet les plus consanguines et les plus distantes génétiquement possible ont été choisies pour pouvoir détecter un grand nombre de polymorphismes chez les animaux issus de leur croisement et remonter à l'origine parentale des allèles observés. Deux croisements réciproques ont été effectués entre ces lignées et le transcriptome ainsi que le génome des embryons générés ont été séquencés. L'analyse de ces séquences, qui constitue l'essentiel de ce travail de thèse, a permis de répondre par la négative à la question de l'existence d'empreinte parentale chez les Oiseaux, au moins chez l'embryon entier de Poule de 4,5 jours. Ces résultats constituent la première approche tout génome pour la recherche d'empreinte chez la Poule. Cette thèse a également permis de caractériser le phénomène d'édition de l'ARN à l'échelle du génome dans cette espèce. Les résultats montrent que cet évènement est peu fréquent en comparaison avec les Primates, même si il est intéressant de noter que certains sites sont conservés. De plus, ces données démontrent que la grande majorité des modifications dues à l'édition sont des substitutions canoniques, à savoir principalement A-vers-G. Les analyses nous permettent également de confirmer le caractère tissu et stade spécifique de ce phénomène. "

Since the beginning of domestication crosses have been used in farm animal selection in order to use genetic variability at its best to obtain phenotypes better adapted to our expectations. The main goal is to produce more, ie select animals with good reproduction capacities, growing fast and with good production performances (muscle mass, milk production, egg production. . . ). But another objective is to raise non aggressive and unstressed animals, handling environmental conditions changes without damaging the environment. Most frequently, numerous genes are implicated in phenotypic variability. One big issue is to identify factors causing genetic variability and when possible, to understand the underlying mechanisms, their application being a possible lever to optimize production. Accumulating knowledge on a subject allows defining dogmas, which constitute the bases of our "scientific beliefs". For example, it is known that in a diploid organism, in classical expression conditions, both paternal and maternal transcripts faithfully reproduce coding parts of parental DNA from which they come, in particular concerning genetic variants. However, two exceptions do exist for this rule: parental genomic imprinting and RNA editing. Genomic imprinting is an epigenetic phenomenon leading to a parent-of-origin dependent expression of some genes and the existence of such event in Birds is undergoing a strong debate in literature. RNA editing corresponds to post-transcriptional modifications on RNA without modification of DNA sequence from which it is transcribed. This thesis participates in characterizing these singular phenomena taking part in genome functioning in Chicken, through high-throughput sequencing data analyses. Two chicken lines as inbred and genetically distant as possible were chosen in order to detect numerous polymorphisms and to identify the parental origin of the allele in offspring resulting from their cross. Two reciprocal crosses were made between these lines; genome and transcripts from generated embryos were then sequenced. The analysis of these sequences, which constitutes the major part of this work, allowed us to conclude to the absence of genomic imprinting in Birds, at least in whole embryo at 4. 5 days. These results constitute the first transcriptome-wide approach to seek for genomic imprinting in Chicken. This thesis was also the occasion to characterize RNA editing at genome scale in this species. Results tend to prove that this event is not frequent in comparison to Primates, even if, notably, some edited sites are conserved. Moreover, most modifications correspond to canonical A-to-G substitutions. Finally, we confirm the tissue and stage specificity of this phenomenon.