Thèse soutenue

Etude de la modularité en évolution moléculaire, morphologique et linguistique par des méthodes de réseaux

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Auteur / Autrice : Jananan Pathmanathan
Direction : Éric BaptestePhilippe Lopez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie évolutive
Date : Soutenance le 23/10/2017
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution Paris Seine
Jury : Président / Présidente : Michel Morange
Examinateurs / Examinatrices : Hélène Touzet, Tal Dagan, Mark A. Ragan
Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Casane, Christophe Dessimoz

Mots clés

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Résumé

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L'évolution moléculaire procède par divergence depuis un ancêtre commun et en combinant des fragments d'objets évoluant d'origines différentes, par des processus introgressifs. Les transferts horizontaux de gènes sont probablement les plus connus de ces processus, mais l'introgression affecte aussi d'autres niveaux d'organisation biologique. Ainsi, la plupart des objets biologiques évoluant peuvent être composés de parties d'origines phylogénétiques différentes et décrits comme composites. Cette évolution modulaire se modélise mal par des arbres, puisque les objets composites ne sont pas seulement le résultat d'une divergence depuis un ancêtre. Les réseaux sont bien plus aptes à modéliser la modularité, et la théorie des graphes peut être utilisée pour chercher dans ces réseaux des patrons caractéristiques d'une évolution réticulée. Pendant cette thèse, j'ai développé le logiciel CompositeSearch qui détecte les gènes composites dans des jeux de données de séquences massifs, jusqu'à plusieurs millions de séquences. Cet algorithme a été utilisé pour identifier et quantifier l'abondance des gènes composites dans des environnements de sols pollués ainsi que dans les plasmides. Les résultats montrent que d'importantes adaptations et nouveautés biologiques découlent de processus œuvrant au niveau subgénique. De plus, les réseaux fournissent un cadre conceptuel dont l'utilité va bien au-delà de l'évolution moléculaire et je les ai appliqués à d'autres objets évoluant, comme les animaux (réseaux de traits morphologiques) et les langues (réseaux de mots). Dans les deux cas, la modularité se révèle être une conséquence évolutive majeure, et obéit à des règles encore à préciser.