Etude des parentés génétiques dans les populations humaines anciennes : estimation de la fiabilité et de l'efficacité des méthodes d'analyse

Genetic kinship in ancient human populations : estimating the reliability and efficiency of analysis methods

• Auteur / Autrice : Vincent Zvénigorosky-Durel
• Direction : Christine Keyser, Xavier Mata
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Anthropobiologie
• Date : Soutenance le 13/11/2018
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d’Anthropobiologie et de Génomique de Toulouse (2009-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anthropologie physique

Génétique des populations humaines

Mots clés libres

Likelihood ratios

Parenté

STR

SNP

ADN ancien

Génétique humaine

Likelihood Ratios

Kinship

STR

SNP

Ancient DNA

Human genetics

Résumé

L'étude des parentés génétiques permet à l'anthropologie d'identifier la place du sujet au sein des différentes structures dans lesquelles il évolue : l'individu est membre d'une famille biologique, d'un groupe social et d'une population. L'application des méthodes probabilistes classiques (établies pour répondre à des problématiques de médecine légale, comme la méthode des Likelihood Ratios (LR) ou " Rapports de vraisemblance ") aux données STR issues du matériel archéologique a permis la découverte de nombreux liens de parenté, qui ensemble constituent des généalogies parfois complexes. Notre pratique prolongée de ces méthodes nous a cependant amenés à identifier certaines limites de l'interprétation des données STR, en particulier dans les cas de parentés complexes, distantes ou consanguines, ou dans des populations isolées, méconnues ou disparues. Ce travail de thèse s'attache en premier lieu à quantifier la fiabilité et l'efficacité de la méthode des LR dans quatre situations : une population moderne avec une grande diversité allélique, une population moderne avec une faible diversité allélique, une population ancienne de grande taille et une population ancienne de petite taille. Les publications récentes font usage des marqueurs plus nombreux issus des nouvelles technologies de séquençage (NGS) pour mettre en place de nouvelles stratégies de détection des parentés, basées en particulier sur l'analyse des segments chromosomiques partagés par ascendance entre les individus (segments IBD). Ces méthodes ont rendu possible l'estimation plus fiable de probabilités de parenté dans le matériel ancien. Elles sont néanmoins inadaptées à certaines situations caractéristiques de la génétique des parentés archéologiques : elles ne sont pas conçues pour fonctionner avec une seule paire isolée d'individus et reposent, comme les méthodes classiques, sur l'estimation de la diversité allélique dans la population. Nous proposons donc une quantification de la fiabilité et de l'efficacité de la méthode des segments partagés à partir de données NGS, en s'attachant à déterminer la qualité des résultats dans les différentes situations qui correspondent à des tailles de population plus ou moins importantes et à une hétérogénéité plus ou moins grande de l'échantillonnage.[...]

The study of genetic kinship allows anthropology to identify the place of an individual within which they evolve: a biological family, a social group, a population. The application of classical probabilistic methods (that were established to solve cases in legal medicine, such as Likelihood Ratios, or LR) to STR data from archaeological material has permitted the discovery of numerous parental links which together constitute genealogies both simple and complex. Our continued practice of these methods has however led us to identify limits to the interpretation of STR data, especially in cases of complex, distant or inbred kinship. The first part of the present work is constituted by the estimation of the reliability and the efficacy of the LR method in four situations: a large modern population with significant allelic diversity, a large modern population with poor allelic diversity, a large ancient population and a small ancient population. Recent publications use the more numerous markers analysed using Next generation Sequencing (NGS) to implement new strategies in the detection of kinship, especially based on the analysis of chromosome segments shared due to common ancestry (IBD "Identity-by-Descent" segments). These methods have permitted the more reliable estimation of kinship probabilities in ancient material. They are nevertheless ill-suited to certain typical situations that are characteristic of ancient DNA studies: they were not conceived to function using single pairs of isolated individuals and they depend, like classical methods, on the estimation of allelic diversity in the population. We therefore propose the quantification of the reliability and efficiency of the IBD segment method using NGS data, focusing on the estimation of the quality of results in different situations with populations of different sizes and different sets of more or less heterogeneous samples.[...]