Analyse Comparative Génomique et Paléogénomique de Chaetoceros : Compréhension Approfondie de l'Évolution des Diatomées

Genomic and Paleogenomic Comparative Analysis of Chaetoceros : In-depth Understanding of Diatom Evolution

• Auteur / Autrice : Bastien Camillo
• Direction : Chris Bowler
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génomique des Plantes et Diatomées
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Paléogénomique

Diatomée

Evolution

Paleogenomic

Diatom

Evolution

Résumé

Le projet se concentre sur l'étude des diatomées, constituants clés de l'écosystème océanique austral, dont la survie est menacée par le réchauffement climatique, particulièrement dans la région de la Péninsule Antarctique. En adoptant une approche novatrice, le projet intègre des analyses génomiques contemporaines et paléogénomiques, mettant en lumière la sous-population de Chaetoceros. La première phase du projet s'attache à une analyse approfondie des génomes actuels de Chaetoceros, avec un accent sur la caractérisation détaillée des génomes issus des expéditions Tara Oceans, complétée par l'intégration de nouveaux génomes récents. Cette approche vise à comprendre la diversité génomique de Chaetoceros, en tenant compte de spécimens provenant de milieux variés. L'analyse inclura des aspects tels que le contenu en gènes, la présence d'éléments transposables, et l'identification de gènes acquis par transfert horizontal. La distribution spatiale des espèces de Chaetoceros sera également évaluée à partir des données de l'expédition Tara Oceans, permettant d'éclairer les dynamiques évolutives. Parallèlement, la deuxième phase se concentrera sur la caractérisation de l'ADN ancien extrait de carottes sédimentaires antarctiques, ainsi que sur les données de séquençage issues de la réactivation de spores présentes dans ces carottes, couvrant une période de 10 000 ans. Cette approche unique permettra de révéler les mécanismes d'adaptation aux changements climatiques passés et présents, jetant ainsi les bases cruciales pour la préservation des écosystèmes marins face aux défis environnementaux actuels. Les méthodes impliquent l'utilisation d'outils bioinformatiques avancés pour l'analyse génomique, incluant la reconstruction de graphes, la comparaison de séquences, et l'évaluation de la présence d'éléments transposables et de gènes acquis par transfert horizontal. La caractérisation de l'ADN ancien impliquera la reconstruction de Metagenomic Assembled Genomes (MAGs) anciens, permettant d'analyser la variation génétique au fil du temps. Le calendrier prévisionnel comprend la publication de trois articles structurés autour des découvertes majeures issues des analyses génomiques, de la cartographie des espèces de Chaetoceros, et de la caractérisation de l'ADN ancien. Ces résultats fourniront des perspectives cruciales pour la préservation des écosystèmes marins dans le contexte des perturbations climatiques actuelles.

The project focuses on studying diatoms, key components of the Southern Ocean ecosystem whose survival is threatened by climate change, particularly in the Antarctic Peninsula region. Adopting an innovative approach, the project integrates contemporary genomic analyses with paleogenomic investigations, highlighting the subpopulation of Chaetoceros. The first phase of the project involves a thorough analysis of the current genomes of Chaetoceros, emphasizing the detailed characterization of genomes from Tara Oceans expeditions, supplemented by the integration of new recent genomes. This approach aims to comprehend the genomic diversity of Chaetoceros, considering specimens from diverse environments. The analysis includes aspects such as gene content, the presence of transposable elements, and the identification of genes acquired through horizontal transfer. The spatial distribution of Chaetoceros species will also be assessed using Tara Oceans expedition data, shedding light on evolutionary dynamics. Simultaneously, the second phase will focus on characterizing ancient DNA extracted from Antarctic sedimentary cores, along with sequencing data from the reactivation of spores present in these cores, covering a period of 10,000 years. This unique approach will reveal mechanisms of adaptation to past and present climate changes, laying crucial foundations for marine ecosystem preservation in the face of current environmental challenges. The methods involve using advanced bioinformatics tools for genomic analysis, including graph reconstruction, sequence comparison, and the assessment of the presence of transposable elements and genes acquired through horizontal transfer. The characterization of ancient DNA involves the reconstruction of ancient Metagenomic Assembled Genomes (MAGs), enabling the analysis of genetic variation over time. The projected timeline includes the publication of three articles structured around major discoveries from genomic analyses, species mapping of Chaetoceros, and the characterization of ancient DNA. These results will provide crucial insights for the preservation of marine ecosystems in the context of current climate disruptions.