Décryptage des interactions biologiques favorisant les transferts horizontaux chez les plantes : Une étude sur les transferts champignon-plante et liane-arbre

Deciphering the biological interactions promoting horizontal transfers in plants: A study on fungi-plant and liana-tree transfers

• Auteur / Autrice : Lee Mariault
• Direction : Moaine El baidouri
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génome et Développement des Plantes

Mots clés

Mots clés libres

Transferts horizontaux

Plantes

Bio-informatique

Génomique

Évolution des génomes

Genomics

Bioinformatics

Horizontal transfers

Genome evolution

Plants

Résumé

Les transferts horizontaux (HTs) désignent le mouvement du matériel génétique entre des espèces distantes par des mécanismes autres que la reproduction sexuelle. Chez les procaryotes, les transferts horizontaux sont bien connus pour être une source de nouveaux traits adaptatifs, comme la propagation de gènes impliqués dans la résistance aux antibiotiques. Au cours de la dernière décennie, il est devenu de plus en plus évident que chez les eucaryotes aussi, comme les plantes, les HTs peuvent également conduire à des sauts évolutifs majeurs et à une adaptation très rapide à de nouvelles niches écologiques qui ne seraient pas possibles uniquement par des mutations génétiques standard. Cependant, on sait peu de choses sur le type d'interactions biotiques les favorisant et sur l'implication possible des vecteurs dans ces transferts entre plantes. Dans un travail précédent mené sur 40 espèces de plantes, nous avons identifié plus de 32 transferts d'éléments transposables (TEs) entre 26 espèces de plantes très éloignées (El Baidouri et al 2014). Cette étude a été la première démonstration que les HTs sont loin d'être anecdotiques chez les plantes et que les interactions hôte-parasite ne constituent pas la seule voie de ces fréquents échanges génétiques inter-espèces. Avec l'avènement des technologies de séquençage de nouvelle et troisième génération et l'augmentation substantielle des données génomiques chez les plantes, il devient possible d'évaluer les voies des HTs à très grande échelle. Dans ce projet, nous utiliserons des outils bioinformatiques innovants développés récemment dans notre laboratoire et qui visent à caractériser les HTs au niveau du génome entier et sans aucune connaissance préalable sur l'annotation du génome. Grâce à ces outils, nous caractériserons les transferts entre plantes et entre plantes et autres organismes (champignons, bactéries, insectes, virus) à une échelle inédite en comparant des milliers de génomes disponibles. Cela jettera les bases d'une meilleure compréhension des voies de HTs, de déterminer la nature de relations biotiques les favorisants ainsi que l'implication de vecteurs intermédiaires dans les transferts entre plantes.

Horizontal transfer (HT) refers to the movement of genetic material between distant species by mechanisms other than sexual reproduction. In prokaryotes, horizontal transfers are well known to be a source of novel adaptive traits, such as the spread of genes involved in antibiotic resistance. Over the past decade, it has become increasingly clear that in eukaryotes as well, such as plants, HTs can also lead to major evolutionary leaps and very rapid adaptation to new ecological niches that would not be possible through standard genetic mutations alone. However, little is known about the biotic interactions promoting HTs between plants and the possible involvement of vectors in these HTs between plants. In previous work conducted on 40 plant species, we identified more than 32 transposable element (TE) HTs between 26 distantly related plants (El Baidouri et al 2014). This study was the first demonstration that HTs are far from anecdotal and that host-parasite interactions may not be the only pathway for these frequent interspecies genetic exchanges. With the advent of new and third generation sequencing technologies and the substantial increase in genomic data in plants, it is becoming possible to assess HT pathways on a large scale. In this project, we will use new innovative bioinformatics tools recently developed in our lab that aim to characterize HTs at the whole genome level and without any prior knowledge of genome annotation. With these tools, we will characterize plant-to-plant and plant-to-other organisms HTs (fungi, insects, bacteria, virus) at an unprecedented scale by comparing thousands of genomes. This will lay the foundation for a better understanding of HTs routes and to determine the nature of biotic relationships that promote them as well as the involvement of intermediate vectors in plant-to-plant transfers.