Groupe de Travail en Génomique Comparative





Quatrième réunion : GTGC, à Lille, le 3 juillet 2008 (satellite de JOBIM 2008)

Réunion GTGC d'une demi-journée sur le thème "Organisation des génomes, contraintes et aléatoire".


Description
Inscriptions
Programme
Résumés des interventions
Information sur le lieu de la réunion ATTENTION, CHANGEMENT DE LIEU!!!!!!!!!
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Description

Une des grandes questions de l'analyse comparé des génomes est de savoir s'il existe des contraintes liées à leur organisation structurelle (ordre des gènes, orientation, ...). Si quelques contraintes liées à l'organisation des génomes bactériens à différentes échelles sont bien connues, la puissance des contraintes détectées sur des génomes eucaryotes est encore largement débattue.

Nous proposons en satellite de la conférence JOBIM, une discussion d'une demi-journée sur les contraintes, sélectives ou non, qui pèsent sur les arrangements et réarrangements de génomes, autour de trois exposé invités, et d'une revue de la littérature.

La réunion se terminera vers 13h, et sera suivie d'un repas offert à tous les participants inscrits.

Inscription

L'inscription à ce satellite est obligatoire mais gratuite. ATTENTION cette inscription est indépendante de celle de JOBIM. Pour vous inscrire, envoyez un émail à severine "dot" berard "at" cirad "dot" fr, avec dans le sujet "inscription GTGC".


Programme préliminaire

Thème général : "Organisation des génomes, contraintes et aléatoire"

Jeudi 3 juillet
9h30 - 10h10 Maxime Huvet Rôle de la réplication dans l'évolution et l'organisation du génome humain
10h10 - 10h30 Eric Tannier Corrélation entre l'organisation de la réplication du génome et son évolution structurelle
11h00 - 11h45 Eduardo Rocha Stable ou créatif, le dilemme du génome bactérien
11h45 - 12h30 David Sankoff Duplication de génomes, pertes de copies, restructurations
13h00 Déjeuner - Buffet

Résumés des interventions

Rôle de la réplication dans l'évolution et l'organisation du génome humain

Bien que la position des gènes soit généralement considérée comme aléatoire le long des génomes eucaryotes, des groupes de gènes co-exprimés ont été mis en évidence dans les génomes de divers organismes, de la levure à l'homme. Cependant, chez l'homme, l'importance de ces groupes est controversée. Ici, nous étudions l'organisation du génome humain sous un angle nouveau. Notre objectif est d'analyser l'organisation des gènes en fonction de leur position par rapport aux origines de réplication. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur des résultats antérieurs montrant l'existence d'un biais de composition nucléotidique associé à la réplication. Nous avons développé une méthodologie d'analyse multi-échelles du profil de biais de composition le long des génomes, basée sur la transformée en ondelettes. Sur un tiers du génome humain, le profil de biais est constitué de structures remarquables, appelées N-domaines, caractérisées par une paire de sauts ascendants encadrant un segment linéaire décroissant. Ces sauts ascendants sont associés à des origines de réplication potentielles. Ces structures semblent avoir été conservées, au cours de l'évolution, chez les mammifères et les oiseaux. Notre analyse de données récentes sur la chronologie de la réplication confirme que les bords de ces N-domaines sont, en majorité, des origines actives en début de phase S, alors que les régions centrales sont répliquées tardivement. Autour de ces origines, les gènes sont nombreux, exprimés dans un grand nombre de tissus et leur transcription est co-orientée avec le sens de propagation des fourches de réplication. Ces caractéristiques diminuent progressivement avec la distance à l'origine la plus proche. Au centre des N-domaines, les gènes sont rares et exprimés dans peu de tissus. Cette organisation spécifique résulterait de contraintes sur l'initiation de la réplication et de la transcription, et de la minimisation des risques de collision frontale entre ADN et ARN polymérases. Nos résultats permettent de proposer un nouveau modèle d'organisation des gènes chez l'homme, dans lequel la transcription, la réplication et la structure chromatinienne agissent de fa├žon coordonnée sur l'architecture des génomes.


Corrélation entre l'organisation de la réplication du génome et son évolution structurelle

Dans l'exposé précédent, nous avons vu que l'organisation du génome humain en domaines de réplication explique en partie l'architecture du génome humain, la position et l'orientation des gènes par exemple. Cette constatation prédit des contraintes sur les modifications de cette architecture, c'est à dire les réarrangements évolutifs. Par une cartographie précise des points de cassures récents qui ont réarrangé le génome humain ou des génomes de mammifères proches, nous avons détecté une organisation des cassures orientée par la réplication et la structure chromatinienne, donnant un aperçu des méchanismes favorisant et/ou électionnant certains réarrangements.


Stable ou créatif, le dilemme du génome bactérien

Transcription and replication play a major role among the elements shaping the organization of bacterial genomes. Both cellular processes induce asymmetries that lead to biases at the levels of nucleotide composition and gene distribution. However, bacterial genomes also exhibit a very significant genome dynamics, both in terms of gene transfer and genome rearrangements. Some disruptive elements, such as DNA repeats, are present for selective purposes such as antigen variation or gene dosage. Hence, a trade-off exists between the advantages of having the potential for genetic variation and the disadvantages it produces, by stimulating rearrangements that disrupt the chromosomal structure. In this talk I shall focus on comparisons between close genomes that allow calibrating through time the dynamics of events shaping such trade-offs. This allows inferring genome stability, which can then be used to put chromosome evolution in relation with lifestyle or variations in cellular processes. By understanding what rules animal anatomy Cuvier could deduce the whole skeleton from a few parts. Since the processes shaping genome organization are now becoming better understood the time is ripe to try and do inferential comparative genomics. The success of this approach will be instrumental for a better use and development of microbial metagenomics.


Duplication de génome, perte de copies, restructuration

De nombreuses espèces résultent des événements de duplication de génomes ancestraux, où la fusion de deux noyaux produit deux copies de chaque chromosome, et donc de chaque gène, dans un seul génome. Ce processus revient partout chez les eucaryotes, quoique plus fréquemment dans certains domaines phylogénétiques que dans d'autres. À part la controverse sur les deux duplications tôt dans l'histoire des vertébrés il y a des centaines de millions d'années, des événements plus récents de duplication ont été identiés dans des lignées de vertébrés tel que le poisson-zèbre, les salmoniformes, les grenouilles, et même les mammifères. La duplication génomique est particulièrement fréquente chez les plantes. La duplication donne suite à une période de re-diploïdisation où un système de pairage de chromosomes est rétabli, et l'une ou l'autre des deux copies de chaque gène peut disparaître. En général, on ne peut pas prédire à partir du contexte synténique laquelle des deux copies se perdra. En même temps on observe un déroulement des processus évolutifs de réarrangement chromosomiques. Le problème d'identification algorithmique d'orthologues, généralement très difficile, est plus facilement résolu dans le cas de duplication génomique. Nous pouvons améliorer la précision des solutions en utilisant l'information synténique de génomes apparentés au génome descendu d'une duplication. Nous avons developpé ces méthodes en étudiant les levures, et nous les avons appliqués au génome dupliqué (il y a des dizaines de millions d'années) du peuplier, en tenant compte du génome de la vigne et de la papaye, qui n'ont pas subi cette duplication. Nous exposons des aspects quantitatifs des pertes des copies de gènes, leur distribution synténique, et les effets du réarrangement.


Lieu de la réunion

La journée aura lieu dans l'amphithéâtre Turing au 1er étage du Bâtiment M3 sur le site de l'Université des Sciences et Technologies de Lille.

Pour y accéder, descendre à la station de métro Cité Scientifique, Ligne 1, direction 4 Cantons.

Pour venir : Voici l'adresse du site de l'université de Lille 1.

Voici aussi un plan adapté.

Les repas auront lieu au Restaurant Universitaire (qui se trouve à 50 mètres de la station de métro), en même temps que pour les autres journées satellites organisées sur le campus.

ATTENTION : le lieu n'est pas celui de la conférence JOBIM.


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