Phylogénie des dépendances et dépendances des phylogénies dans les gènes et les génomes

Phylogeny of dependencies and dependencies of phylogenies in genes and genomes

• Auteur / Autrice : Wandrille Duchemin
• Direction : Eric Tannier, Vincent Daubin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 04/12/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
• Jury : Président / Présidente : Céline Brochier-Armanet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Tannier, Vincent Daubin, Sophie Abby
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Berry, Hugues Roest Crollius

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coévolution

Phylogénie

Évolution moléculaire

Mots clés libres

Évolution moléculaire

Phylogénie

Coévolution

Adjacence

Molecular evolution

Phylogeny

Co-evolution

Adjacency

Résumé

L'évolution moléculaire, basée sur l'étude des données de séquençage, s'est imposée comme une approche majeure pour l'étude de l'Histoire des organismes vivants (notamment à travers les arbres phylogénétiques). Ses méthodes classiques reposent sur un découpage des génomes en entités supposées indépendantes : les gènes. Or, les gènes n'évoluent pas indépendamment : au sein de l'histoire des espèces qui le portent, l'histoire d'un gène s'inscrit. En outre, leur position le long des chromosomes fait qu'ils partagent des événements de mutations structurales (duplications, pertes de fragments chromosomiques) avec les gènes proches. Enfin, leur potentielle fonction biologique les amène à être influencés par (et à influencer en retour) l'évolution d'autres gènes. Je montre que ne pas prendre en compte ces relations d'inter-dépendances évolutives (de coévolution) lors de l'inférence d'arbres de gènes résulte en une suresti mation des différences entre les arbres des différents gènes ainsi qu'entre les arbres des gènes et l'arbre des espèces. Des modèles permettent déjà d'intégrer la coévolution des gènes avec les espèces à la reconstruction des arbres de gènes. Par ailleurs, on connaît des modèles décrivant l'évolution des relations entre gènes, néanmoins sans intégrer ces informations à la reconstruction des arbres de gènes. Je reprends ces avancées et les combine au sein d'une méthode qui modifie les arbres de gènes selon un critère qui prend en compte les séquences ainsi que des relations de coévolution avec les espèces et d'autres gènes. Cette méthode, appliquée à des mammifères et des champignons, permet de produire des histoires de gènes cohérentes entre elles

Molecular evolution, based on the study of sequencing data, established itself as a fundamental approach in the study of the history of living organisms (noticeably through the inference of phylogenetic trees). Classical molecular evolution methods rely on the decomposition of genomes into entities that are supposed independent: genes. However we know that genes do not evolve independently: their potential biological function lead them to be influenced by (and influence) the evolution of other genes. Moreover, their position along chromosomes imply that they share events of structural mutations (duplication, loss of a chromosome fragment) with neighbouring genes. Similarly, a gene individual history inscribes itself in the history of the species that bears it. I show that not taking into account this inter-dependency relationships (co- evolutionary relationships) during the inference of gene trees results in an overesti- mation of the differences between gene trees as well as between gene tree and species tree. Modelling efforts these last year have allowed the integration of gene and species co-evolution information to the reconstruction of gene trees. Besides, researchers have proposed models describing the evolution of the relationships linking genes, but without integration of this information in the tree building process. My works aim to combine these advances in a method that modify gene trees according to a criterion that integrates sequence information and information coming from co-evolution relationships. This method, applied to mammals and fungi, leads to gene histories that are more congruent (simpler adjacency histories, longer events of loss or transfer, ...)