Les génomes bactériens, une histoire de transferts de gènes, de recombinaison et de cladogénèse

Bacterial genomes, a tale of gene transfer, recombination and cladogenesis

• Auteur / Autrice : Florent Lassalle
• Direction : Xavier Nesme, Vincent Daubin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 26/11/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - Écologie Microbienne Lyon
• Jury : Président / Présidente : Céline Brochier-Armanet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eduardo Pimentel Cachapuz Rocha
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : J. Peter W. Young, Cécile Neuvéglise

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agrobacterium tumefaciens

Analyse cladistique

Transfert génétique

Génome

Mots clés libres

Réconciliations

Génome ancestral

Transfert de gène

Cladogénèse bactérienne

Écologie inverse

Agrobacterium tumefaciens

Recombinaison homologue

Contenu en GC

Reconciliations

Ancestral genome

Gene transfer

Bacterial cladogenesis

Reverse ecology

Agrobacterium tumefaciens

Homologous recombinaison

GC-content

Résumé

Dans les génomes bactériens, les fréquents transferts horizontaux de gènes (HGT) introduisent des innovations génomiques qui peuvent entraîner la diversification des populations bactériennes. À l'inverse, la recombinaison homologue (RH) au sein des populations homogénéise leurs génotypes, et ainsi renforce leur cohésion. Ces processus d'échange génétique, et la fréquence à laquelle ils interviennent au sein et entre les populations, doivent avoir un grand impact sur la cladogénèse bactérienne. Au-delà de la configuration des échanges qui se sont réellement produits entre les bactéries, les traces de RH et de HGT que nous observons dans leurs génomes reflètent les événements qui ont été fixés tout au long de leur histoire. Ce processus de fixation peut être biaisé en ce qui concerne la nature des gènes ou allèles qui ont été introduits. La sélection naturelle peut notamment conduire à la fixation des gènes transférés qui apportent de nouvelles adaptations écologiques. En outre, des biais mécaniques dans le processus de recombinaison lui-même peuvent conduire à la fixation d'allèles non-adaptatifs. Nous avons cherché à caractériser certains de ces processus adaptatifs et non-adaptatifs qui façonnent les génomes bactériens. À cette fin, plusieurs aspects de l'évolution des génomes, comme les variations de leurs répertoires de gènes, de leur architecture et de leur composition en nucléotides ont été examinés à la lumière de leur histoire de transfert et de recombinaison

In bacterial genomes, the frequent horizontal gene transfers (HGT) introduce genomic novelties that can promote the diversification of bacterial populations. In opposition, homologous recombination (HR) within populations homogenizes their genotypes, enforcing their cohesion. These processes of genetic exchange, and their patterns of occurrence among and within lineages, must have a great impact on bacterial cladogenesis. Beyond the pattern of exchanges actually occurring between bacteria, the traces of HR and HGT we observe in their genomes reflect what events were fixed throughout their history. This fixation process can be biased regarding the nature of genes or alleles that were introduced. Notably, natural selection can drive the fixation of transferred genes that bring new ecological adaptations. In addition, some mechanical biases in the recombination process itself may lead to the fixation of non-adaptive alleles. We aimed to characterize such adaptive and non-adaptive processes that are shaping bacterial genomes. To this end, several aspects of genome evolution, such as variations of their gene repertoires, of their architecture and of their nucleotide composition were examined in the light of their history of transfer and recombination