Search

Among crop fruit trees, the apricot (Prunus armeniaca) provides an excellent model to study divergence and adaptation processes. Here, we obtain nearly 600 Armeniaca apricot genomes and four high-quality assemblies anchored on genetic maps. Chinese and European apricots form two differentiated gene pools with high genetic diversity, resulting from independent domestication events from distinct wild Central Asian populations, and with subsequent gene flow. A relatively low proportion of the genome is affected by selection. Different genomic regions show footprints of selection in European and Chinese cultivated apricots, despite convergent phenotypic traits, with predicted functions in both groups involved in the perennial life cycle, fruit quality and disease resistance. Selection footprints appear more abundant in European apricots, with a hotspot on chromosome 4, while admixture is more pervasive in Chinese cultivated apricots. Our study provides clues to the biology of selected traits and targets for fruit tree research and breeding., The evolutionary and domestication history of apricots is poorly understood. Here, the authors provide four apricot high-quality genome assemblies, the genomes of 578 accessions from natural and cultivated populations, and show that Chinese and European apricots constitute two different gene pools, resulting from independent domestication events.

National audience

Poultry industry is facing muscular defects that impair chicken meat quality. Genetic and genomic studies were carried out in addition to histological measurements to better understand the etiology of these defects and to contribute to the development of new indicators useful for diagnosis and selection. Studies focused on two complementary genetic models: (i) two divergent chicken lines selected on breast meat ultimate pH and (ii) a line with strong muscular development more severely affected by the defects, which was studied in comparison with a slow-growing strain free from lesions. The thesis helped to describe the metabolic and structural changes induced by long-term selection on growth and breast muscle yield as well as the biological deregulations observed in case of severe myopathies. It also led to the identification of the first QTL regions controlling muscular defects in chicken and to the establishment of a set of genes correlated with histological measurements of myopathies that will serve after validation as tool for selection and breeding., La filière avicole est confrontée à des défauts musculaires qui impactent la qualité de la viande de poulet. Des analyses génétiques et génomiques ont été menées en complément de mesures histologiques afin de mieux comprendre l’étiologie de ces défauts et contribuer au développement de nouveaux indicateurs et biomarqueurs utiles au diagnostic et à la sélection. L’étude a porté sur deux modèles génétiques complémentaires : (1) deux lignées divergentes de poulets sélectionnées sur le pH ultime du filet, et (2) une lignée à fort développement musculaire plus sévèrement affectée comparée avec une souche à croissance lente indemne de lésions. La thèse a permis de décrire les modifications métaboliques et structurales induites par la sélection à long terme sur la croissance et le rendement en filet ainsi que les dérégulations biologiques observées en cas de myopathies sévères. Elle a aussi conduit à l’identification des premières régions QTL contrôlant les défauts chez le poulet et à l’établissement d’un set de marqueurs géniques corrélés aux mesures histologiques des myopathies, qui une fois validé, servira d’outil d’aide à la sélection et à l’élevage.

National audience

International audience

The last development of sequencing technologies and of novel genomic approaches have revolutionized our knowledge of livestock genomes and have significantly improved the selection of some domestic species, especially dairy cattle. With the full sequencing of the rabbit genome, achieved by the Broad Institute (Boston, USA), together with the development of a commercial high-density SNP (single-nucleotide polymorphism) markers chip, achieved in 2016 in the frame of a European project (COST Action TD1101 "A Collaborative European Network on Rabbit Genome Biology- RGB-Net), the rabbit entered the genomic era. This aim of this review is to provide updated knowledge on the rabbit genome and to make an inventory of published genes or genomic regions associated with functions or traits of interest. We are describing here the principle of genomic tools (genetic maps, SNP chip, and sequencing) and methods (QTL detection, candidate gene analyses, and identification of causal mutations) already applied in the rabbit. These novel approaches give a new insight into the evolution and domestication of rabbits. We also describe two research projects based on these methodologies to investigate disease resistance and feed efficiency. A prospective view of the genomic selection (a new method based on high-density molecular information) is also proposed. This review was previously published in the Journees de la Recherche Cunicole congress in November 2017., L’évolution récente des technologies de séquençage et l’apport de la génomique a révolutionné nos connaissances sur les génomes et leurs polymorphismes, et permis d’élaborer des outils de génotypage qui accélèrent l’identification de polymorphismes causaux et contribuent à améliorer significativement le progrès génétique réalisé chez certaines espèces d’élevage, en particulier les bovins laitiers. Le séquençage complet du génome du lapin réalisé par le « Broad Institute » (Boston, USA), avec l’appui d’un consortium international auquel a contribué l’INRA, a été publié en 2014. Les résultats obtenus ont apporté un éclairage nouveau sur l’évolution et la domestication du lapin. En 2016, dans le cadre d’un projet Européen (COST Action TD1101 « A Collaborative European Network on Rabbit Genome Biology – RGB-Net »), une puce de génotypage avec 200000 SNP (« Single-Nucleotide Polymorphism ») a été développée, permettant de renouveler les approches de génétique chez le lapin. L’objet de cette synthèse est de faire le point sur les connaissances relatives au génome du lapin et d’établir un inventaire des gènes ou régions génomiques liés à certaines fonctions ou caractères d’intérêt dans cette espèce. Nous décrivons ici le principe des outils (cartes génétiques, puces SNP, séquençage) et des méthodes (détection de QTL, approche gènes candidats, identification de mutations causales) qui ont déjà été appliqués chez le lapin. Nous illustrons les perspectives d’utilisation des outils maintenant disponibles pour la sélection avec deux projets de recherche portant sur la résistance aux maladies et l’efficacité alimentaire. Une réflexion prospective sur la sélection génomique est également proposée.

National audience

Nucleo Cytoplasmic Large DNA Viruses (NCLDV) form a very diverse group of double-stranded DNA viruses exclusively infecting eukaryotes. The NCLDVs contain the so-called "giant" viruses visible under light microscope, the first specimen of which, discovered in 2003, opened an unexplored field of viral biodiversity. Some families of NCLDVs could be as old as the emergence of contemporary cellular domains. These viruses inhabit a wide variety of environments (soils, oceans, etc.) where they contribute to the control of eukaryotic microbial populations (e.g., protists, phytoplankton). Moreover, some of these viruses are parasitized by smaller viruses, the virophages, that use the giant virus machinery for their own replication in a common cellular host. Understanding NCLDVs’ evolution, biodiversity and host / virus/virophage interactions is now one of the major areas of virology. Using genomics and bioinformatics approaches, I pursued two objectives in this thesis: (1) Characterize the biodiversity and evolution within the taxonomic family of Mimiviridae (NCLDV) through the description and comparative analysis of the genome of the virus "CeV" which infects the unicellular alga haptophyte Haptolina (ex Chrysochromulina) ericina; (2) Characterize the co-evolution of NCLDVs and virophages with their eukaryotic hosts. This second part was addressed by studying horizontal transfers of viral DNA in the available sequences of eukaryotic genomes. The icosahedral particle of the CeV virus has a diameter of 160 nm and contains a 474-kb genome. The analysis of the latter confirmed that CeV is related to the viruses of the Mimiviridae family, originally defined around the giant viruses prototypes Mimivirus and Megavirus which infect the amoebae. Other members of the Mimiviridae, closer to CeV, also infect unicellular algae. Together with CeV, the latter form a subgroup that we proposed to cluster into the subfamily Mesomimivirinae. Mesomimivirinae possess exclusive genomic characters: a second copy of the RNA polymerase gene, the presence of a gene coding for a second capsid protein, and 7 other groups of orthologous genes absent in other Mimiviridae. Despite their relatedness, each of these viruses possesses a majority of unique genes, the origin of which is unknown. On the other hand, several cases of parallel acquisitions by horizontal transfer of the same gene by CeV and other unrelated viruses were analyzed. This manuscript also documents genetic events that have occurred only in CeV, such as unique gene fusions. Bioinformatic screening of the sequence databases revealed DNA fragments of varying sizes (up to ~ 500Kb) integrated into the genomes of many eukaryotes, originally belonging to NCLDVs or virophages. Their analysis allowed to widen the spectrum of known NCLDVs’ hosts and suggest the existence of new viral families that remain to be discovered. Also, these inserts contain genes that are not found in the sequenced NCLDVs genomes, and could encode novel functionalities of the donor virus. Copies of virophage genomes integrated into the Bigelowiella natans algae genome suggest a new strategy for co-infection and dissemination of virophage, which may also constitute a defense mechanism against NCLDVs for the eukaryotic host., Les Nucleo Cytoplasmic Large DNA virus (NCLDV) forment un groupe très divers de virus à ADN double brin infectant exclusivement des eucaryotes. Les NCLDVs contiennent les-dits virus « géants » visibles au microscope optique, dont le premier spécimen découvert en 2003 a ouvert un champ inexploré de la biodiversité virale. Certaines familles de NCLDVs pourraient être aussi anciennes que l’émergence des domaines cellulaires contemporains. Ces virus habitent une grande variété d’environnements (sols, océans, etc.) dans lesquels ils concourent au contrôle des populations microbiennes eucaryotes (e.g., protistes, phytoplancton). Par ailleurs, certains de ces virus sont parasités par d’autres virus de taille plus modeste, les virophages. Ces derniers utilisent la machinerie de réplication des virus géants pour leur propre réplication dans un hôte cellulaire commun. La compréhension de l’évolution, la biodiversité et des interactions hôte/virus/virophage chez les NCLDVs est aujourd’hui un des grands chantiers de la virologie.A l’aide d’approches génomiques et bioinformatiques, deux objectifs ont été poursuivis dans ce travail de thèse: (1) Caractériser la biodiversité et l’évolution au sein de la famille taxonomique des Mimiviridae (NCLDV) à travers la description et l’analyse comparative du génome du virus « CeV » qui infecte l’algue unicellulaire haptophyte Haptolina (ex Chrysochromulina) ericina; (2) Caractériser la co-évolution des NCLDVs et des virophages avec leurs hôtes eucaryotes. Ce deuxième volet a été adressé en étudiant les transferts horizontaux d’ADNs viraux dans les génomes eucaryotes séquencés.La particule icosahédrique du virus CeV a un diamètre de 160 nm et contient un génome de 474-kb dont l’analyse a confirmé que CeV est apparenté aux virus de la famille des Mimiviridae, initialement définie autour des virus géant prototypes Mimivirus et Megavirus infectant des amibes. D’autres membres des Mimiviridae, plus proches de CeV, infectent aussi des espèces d’algues unicellulaires. Ces derniers forment un sous-groupe, que nous proposons d’élever au rang d’une sous-famille, les Mesomimivirinae. Les Mesomimivirinae possèdent des caractères génomiques exclusifs: une deuxième copie du gène de l’ARN polymérase, la présence d’un gène codant pour seconde protéine de capside, ainsi que 7 autres groupes de gènes orthologues absents chez les autres Mimiviridae. En dépit de leurs liens de parenté, chacun de ces virus possède une majorité de gènes qui lui est unique, et dont l’origine est inconnue. D’autre part, plusieurs cas indépendants d’acquisition par transfert horizontal du même gène par CeV et d’autres virus non-apparentés ont été analysés. Cette thèse documente également des évènements génétiques qui se sont produits dans la seule lignée de CeV, comme par exemple des fusions de gènes inédites.Le criblage bioinformatique des bases de données de séquences a mis en évidence des fragments d’ADNs de tailles variables (jusqu’à ~500Kb) intégrés au sein des génomes de nombreux eucaryotes, ayant originellement appartenus à des NCLDVs ou des virophages. Leur analyse a permis d’élargir le spectre d’hôtes connus des NCLDVs et suggèrent l’existence de nouvelles familles virales qui restent à découvrir. Egalement, ces insertions contiennent des gènes que l’on ne retrouve pas dans les génomes de NCLDVs séquencés, et pourraient coder pour des fonctionnalités inédites du virus donneur. Des copies de génomes de virophages intégrées au génome de l’algue Bigelowiella natans suggèrent une nouvelle stratégie de co-infection et de dissémination du virophage, qui pourrait aussi constituer un mécanisme de défense contre les NCLDVs pour l’hôte eucaryote.

SPEBIOME INRA; Le Microscope à Dissection Laser (MDL) est composé de l’association d’un microscope équipé d’objectifs permettant un grossissement x2 à x100 et d’un système optique de découpe laser. Il permet de microdisséquer de façon ciblée des échantillons biologiques, de type bactérien, animal ou végétal. Sa finesse de dissection permet de sélectionner, d’isoler puis de récupérer des cellules cibles afin de concentrer le matériel. Ainsi, il est possible de réaliser des analyses de transcriptomique, de génomique ou de protéomique à partir de cellules cibles. Avant de microdisséquer, la préparation des échantillons est primordiale pour s’assurer de récupérer une qualité et une quantité suffisante de cellules cibles. Après la préparation, les lames sont placées sur la platine de microdissection. A l’aide de l’interface informatique, on acquiert une image globale de la lame grâce à un balayage automatique du microscope. Deux modes sont possibles : -Infrarouge : mode sélectif -Infrarouge + ultraviolet : extraire une surface

A QTL program in mule ducks for fatty liver led to the identification of 80 phenotypic QTLs and 176 pQTL ofprotein abundances in fatty liver. In order to give meaning to these numerous results, we first tested thehypothesis of pleiotropic QTLs between a protein and a phenotype when the 2 traits presented QTLs colocalizedon the genome, using the CLIPtest software: among the 66 co-locations observed, we concluded of 16possible pleiotropic QTLs and, for 21 cases, of 2 distinct but linked QTLs. Building graphs of inference usingthe Gephi software made possible to visualize the results. Thus the melting rate of liver is regulated by apleiotropic QTL which simultaneously impacts two distinct alpha-enolase’s spots, which demonstrate that alocus on chromosome 15 participatesin the regulation of the glycolytic pathway. On chromosome 7, a QTLaffecting both the thigh weight and the apolipoprotein A1 was identified, confirming the central role of thisprotein in the transport and storage of lipids. The pleiotropic QTL of the Z chromosome associates the GLUD1protein and the blood glucose level after force-feeding, the GLUD1 gene modulating the hepatic absorption ofthe glucose by the liver via insulin production. None of these 16 pleiotropic QTLs were cis-QTL, confirming thecomplexity of metabolic regulation of the phenotype., Un programme de détection de QTL d’intérêts du canard mulard a conduit à l’identification de 80 QTLphénotypiques et de 176 pQTL d’abondances protéiques quantifiées dans le foie gras. Afin de donner sens àcette masse de résultats, nous avons en premier lieu testé l’existence de QTL pléiotropiques entre une abondanceprotéique et un phénotype lorsque ces 2 QTL étaient co-localisés sur le génome, à l’aide du logiciel CLIPtest :parmi les 66 co-localisations observées, nous avons conclu à la possible existence d’un QTL pléiotropique pour16 cas et pour 21 cas à 2 QTLs distincts mais liés. La réalisation de graphiques d’inférence à l’aide du logicielGephi a permis de visualiser les résultats. Ainsi le taux de fonte du foie gras est régulé par un QTL pléiotropiquequi impacte simultanément 2 spots distincts de l’alpha-énolase, ce qui met en évidence sur le chromosome 15 unlocus impliqué dans la régulation de la voie glycolytique. Sur le chromosome 7, un QTL affectant conjointementle poids de la cuisse et l’apolipoprotéine A1 a été mis en évidence, confirmant le rôle central de cette protéinedans le transport et le stockage des lipides. Le QTL pléiotropique du chromosome Z associe la protéine GLUD1et le taux de glucose sanguin après un repas de gavage, le gène GLUD1 modulant l’absorption hépatique duglucose par le foie via la production d’insuline. Aucun de ces 16 QTLs pléiotropiques ne met en oeuvre un cis-QTL, confirmant la complexité des régulations métaboliques jouant sur un phénotype.

Modeling a selection scheme enables to vary its parameters and to compare different organizations through thepredicted genetic gains. This is a useful tool for professionals. The deterministic modeling consists in estimatingthe breeder true breeding value expectation after a selection process based on estimated breeding values and onthe different parameters describing the population and the selection process. This model is based on a layerchicken selection scheme with a breeding goal composed of numerous traits. This is a two steps model thatcombines an individual selection process and a familial one. Within selected families, candidates from the goodfamilies are undergoing a mass selection whereas candidates from medium families are undergoing a withinfamily selection of a fixed number of candidates. The variability of the parameters composing the model enablesto compare a large diversity of scenarios. To illustrate the usefulness of this model, we compared differentscenarios varying for the familial selection rate: its increase leads to an increase of the predicted genetic gainuntil it reaches a plateau. An example of comparison between genetic and genomic models is also given in thisarticle, as this model can be used as a basis to explore all the possibilities brought by genomic selection., Modéliser un schéma de sélection permet d’en faire varier les paramètres qui décrivent son organisation et deprédire les gains génétiques attendus afin de comparer différentes organisations. C’est un outil d’aide à ladécision très utile pour la profession. La modélisation déterministe consiste à estimer les espérances des valeursgénétiques de cohortes de reproducteurs en s’appuyant sur les valeurs génétiques estimées utilisées pour lasélection, sur les paramètres décrivant la population et le processus de sélection. Le modèle proposé se placedans le cadre d’un schéma de sélection de poules pondeuses avec un objectif incluant de nombreux caractères. Ilcombine, en deux étapes, un processus de sélection individuelle et un processus de sélection familiale, endistinguant les individus de bonnes familles qui subissent une sélection massale et ceux des famillesintermédiaires qui subissent une sélection intra-famille. L’utilité de ce modèle est illustrée par la comparaison dedifférents scénario variant par le taux de sélection familiale : son augmentation s’accompagne d’une hausse duprogrès génétique prédit jusqu’à atteindre un plateau. Ce modèle sert de base à une exploration en cours despossibilités apportées par la sélection génomique, dont un premier exemple comparant des modèles génétiques etgénomiques est donné en illustration dans cet article.

The ultimate pH (pHu) is a major determinant of the technological and sensory properties of chicken meat. Itseems also to be associated with the development of muscular defects such as White Striping or Wooden Breast.While a strong genetic component of this trait has been demonstrated, genes controlling pHu remain unknown.The aim of the present study was to look for candidate genomic regions by taking advantage of a unique resourcepopulation of two divergent lines selected for the breast meat ultimate pH from a commercial fast-growing line.Two complementary approaches were applied: detection of selection signatures at each of the first 5 generationsof selection (G1 to G5) and QTL mapping by genome-wide association study at the sixth generation (G6).Thanks to genotyping with the 57K Illumina SNP array of 288 sires from generations G0 to G5, we identifiedmore than one hundred selection signatures. They determined 63 candidate regions, among which some wereselected from the first generation and remained significant throughout the selection process. GWAS analysis of558 phenotyped and genotyped animals revealed 24 QTL regions for breast meat pHu and 10 QTL for thighmeat pHu. Our results indic, Le pH ultime (pHu) est un déterminant majeur des propriétés technologiques et sensorielles de la viande depoulet. Il semble également associé au développement de défauts musculaires tels que les striations blanches oule Wooden Breast. Alors qu’une forte composante génétique de ce caractère a été mise en évidence, les gènescontrôlant le pHu restent inconnus. L’objectif de notre étude était de rechercher des régions génomiquescandidates en exploitant un modèle unique de deux lignées divergentes sélectionnées pour le pH ultime du filet àpartir d’une souche commerciale à croissance rapide. Deux approches complémentaires ont été mises en oeuvre :la détection de signatures de sélection à chacune des 5 premières générations de sélection (G1 à G5) et ladétection de QTL à la sixième génération (G6). Le génotypage grâce à la puce SNP Illumina 57K de 288 pèresdes générations G0 à G5 a conduit à l’identification de plus d’une centaine de signatures de sélection. Ellesdéterminent 63 régions candidates dont quelques-unes sont sélectionnées dès la première génération puis tout aulong du processus de sélection. L’analyse GWAS de 558 animaux phénotypés et génotypés a mis en évidence 24régions QTL pour le pHu du filet et 10 pour le pHu de la cuisse. L’ensemble de ces résultats va dans le sens d’undéterminisme polygénique du pH ultime de la viande tout en révélant le rôle important de plusieurs régionscandidates.

The recent availability of the reference genome of the Japanese quail (March 2016) allows the molecularcharacterization by high-throughput sequencing of causal mutations of phenotypes for which the locusresponsible is known, as for the Fawn phenotype involving the ASIP gene. The reads obtained by paired-endsequencing of two Fawn quails were aligned on the quail reference genome. This alignment was carefullyexamined in the ASIP gene region (quail chromosome 20) and we found a tandem duplication of a region ofabout 71 kb. In this new region, there was a copy of the ASIP gene that was in a normal situation, while thesecond copy was included in an ITCH-ASIP fusion gene. After characterization of different transcripts from theregion, we characterized the transcript of the fusion gene: this transcript contained exon 1 (non-coding) of ITCHand the three coding exons of ASIP. The mutation is already known to cause an excess of ASIP transcripts,measured on the coding region. In addition, quantitative PCR was performed to evaluate the importance ofdifferent transcripts issued from this region. These assays clearly show that it is the excessive transcription of theITCH-ASIP gene into a fusion transcript that leads to the excess of transcripts coding for the ASIP protein., La récente mise à disposition du génome de référence de la caille japonaise (mars 2016) a rendu possible lacaractérisation moléculaire par séquençage haut débit de mutations causales de phénotypes dont le locusimpliqué est connu, comme le phénotype Beige (Fawn) impliquant le gène ASIP. Les lectures appairées obtenuespar séquençage de deux cailles de phénotype Beige ont été alignées sur le génome de référence de la caille. Cetalignement a été examiné attentivement dans la région du gène ASIP (Chromosome 20 de la caille) et uneduplication d’une région de près de 71 kb a été mise en évidence. Dans cette région dupliquée, il y a une copiedu gène ASIP qui est dans une situation normale alors que la seconde copie est incluse dans un gène de fusionITCH-ASIP. Après avoir caractérisé les différents transcrits issus de la région, nous avons caractérisé le transcritdu gène de fusion : ce transcrit contient l’exon 1 (non codant) d’ITCH et les trois exons codants d’ASIP. Lamutation était déjà connue pour entrainer un excès de transcrits ASIP, évalués sur la partie codante, aussi nousavons réalisé des PCR quantitatives pour évaluer l’importance des différents transcrits d’ASIP et du gène defusion. Ces dosages montrent clairement que c’est la transcription excessive du gène ITCH-ASIP en un transcritde fusion qui aboutit à cet excès de transcrits codants pour une protéine ASIP.

Telomere length is an important parameter of telomere function since it determines number of aspects controlling chromosome stability and cell division. Since telomeres shorten with age in humans and premature aging syndromes are often associated with the presence of short telomeres, it has been proposed that telomere length is also an important parameter for organismal aging. How mean telomere lengths are determined in humans remains puzzling, but it is clear that genetic and epigenetic factors appear to be of great importance. Experimental evidence obtained from many different organisms has provided the basis for a widely accepted counting mechanism based on a negative feedback loop for telomerase activity at the level of individual telomeres. In addition, recent studies in both normal and pathological contexts point to the existence of chromosome-specific mechanisms of telomere length regulation determining a telomere length profile, which is inherited and maintained throughout life. In this review, we recapitulate the available data, propose a synthetic view of telomere length control mechanisms in humans and suggest new approaches to test current hypotheses.

National audience

The estrogen receptor (ER) genes encode a group of nuclear enhancer proteins, which are important ligand-activated transcription factors, modulating estrogen-target gene transcription. In this study we analyzed expression patterns of three zebrafish ER genes, esr1, esr2a, and esr2b, during development using whole-mount in situ hybridization. High levels of esr2a and esr2b of maternal origin are inherited and segregated to the blastomers. After the mid-blastula transition, the three genes exhibit similar spatio-temporal patterns of expression. In 24 h postfertilization (hpf) embryos, high levels of esr2a and esr2b and low levels of esr1 mRNAs are detected in the epidermis, pectoral fin buds, hatching gland and, to a lesser extent, developing brain. From 24 hpf onward, the expression of the three genes is down-regulated in the epidermis. By 60 hpf, esr2a mRNA is abundant in mature primary neuromasts of the anterior line system and by 3 days postfertilization (dpf), all mature primary neuromasts in both the anterior and posterior lateral line systems express significant levels of esr2a and esr2b transcripts. Histological sections show a high level of esr2a transcripts in both mechanoreceptive hair cells and supporting cells. The transcripts are still detected after neomycin-induced hair cell death, consistent with the presence of esr2a transcripts in supporting cells. From 6 dpf onward, esr2a and esr2b transcripts are robustly co-expressed in primary neuromasts, branchial arches, pectoral fins, and anal papilla, while slight labeling is observed for esr1 transcripts.

In a context of less valuability of milk, some new traits of interest appear like new quality criteria related to consumer concerns. The main goal of this work was to study those new traits influencing the goat milk quality, which will be the future challenges of the industry. The somatic cell count (mastistis predictive trait) and the milk fine FA composition are the main studied traits. First the genetic determinism of FA allowed by the development of MIR spectra calibration equation was undertaken. The developpement of the 50K SNP goat beadchip has permited the first QTL detection in dairy goats for milk production, type and new traits of interest. Genotyping of 2 254 goats sired by 20 IA bucks has evidenced many chromosomic regions influencing the different studied traits. Different elements, such as the existence of a high effective QTL for the FC and most FA in the late DGAT1 region, as well as the bovine K232A mutation linked to a QTL influencing the FC or to some FA profil modification, led us to consider this gene as a strong positional and functional candidate. A complete characterisation of the gene sequence and identification of polymorphisms has led to 2 exonic SNP associated with a non conservative substitution of the proteic sequence completely associated with detected QTL SNP. Phenotypically, the R396W mutated Alpine and Saanen goats had lower FC and a FA profil with less short-chained SFA and much long-chained SFA and UFA (W3, W6). One hypothesis could be a structural modification of the proteic conformation near to its acitve site influencing its activity and sensibility to FA. Until now, in goat breed, all the identified mutations influencing milk composition and mostly PC belong to the casein genes. This work evidences new mutations influencing FC and fatty acid profiles in goat milk., Dans un contexte où l’image du lait s’érode, de nouveaux caractères apparaissent a priori comme des critères qualité les plus regardés par les consommateurs. Les objectifs principaux de la thèse étaient d’étudier de nouveaux caractères d’intérêt impactant la qualité du lait de chèvre, qui seront les futurs enjeux de la filière. Le comptage de cellules somatiques (caractère prédictif de la résistance aux mammites) et la composition fine en acides gras du lait ont constitué les caractères centraux de cette étude. Dans un premier temps, l’étude du déterminisme génétique de la composition en AG, permise par le développement d’équations de prédictions appliqué aux spectres MIR, issues du contrôle laitier, a été menée. Par le développement de la puce caprine haut débit contenant 53 347 SNP les premières analyses QTL caprines sur les caractères laitiers de morphologies ainsi que les nouveaux caractères d’intérêt ont été réalisées. Le génotypage de 2 254 filles issues de 20 mâles d’IA a permis de montrer l’existence de nombreuses régions chromosomiques impactant les différents caractères étudiés. Différents éléments, tels que l’existence d’un fort QTL pour le TB et la plupart des AG en aval de la région du gène DGAT1, ainsi que l’existence d’une mutation causale bovine liée à un QTL impactant le TB ou encore à des modifications de la composition fine en AG en race bovine désignent ce gène comme un fort candidat positionel et fonctionnel. Ainsi, une étude fine de caractérisation complète de la séquence du gène ainsi que de la recherche de polymorphismes a conduit à l’identification de 2 SNP exoniques responsables de substitutions non conservatives de la séquence protéique, en total déséquilibre de liaison avec les SNP des QTL détéctés. Au niveau phénotypique, les chèvres Alpine et Saanen présentant la mutation R396W, sont caractérisées par un TB et une composition en AGS à courte chaine plus faible et une composition en AGS à longue chaine et AGI (W3, W6) plus forte. L’hypothèse retenue serait une modification de la conformation de la protéine proche de son site actif entraînant une diminution de son activité ainsi qu’une modification de sa sensibilité aux AG. Jusqu’à présent, dans l’espèce caprine, toutes les mutations identifiées influençant la composition du lait et en particulier le TP concernaient les caséines. Cette thèse met en évidence de nouvelles mutations impactant la composition fine du lait et en particulier le TB et le profil en matière grasse du lait de chèvre.

National audience

absent

National audience

Regulation of spermatogenesis relies on the coordinated action of paracrine factors showing distinct and highly restricted spatio-temporal expression patterns. In order to better understand the mechanisms responsible for cell-specific gene expression in the male gonad, we have carried out a functional approach to assess promoter activity in vivo by transgenesis. The 2kb-long 5’ flanking regions of genes specifically expressed in the gonad were cloned from zebrafish (Danio rerio) genome and inserted upstream the GFP (green fluorescent protein) reporter gene. Transgenic zebrafish lines were produced and we showed that the proximal promoters of gsdf (gonadal soma derived factor), fshr (follicle stimulating hormone receptor) and amhrII (anti-Müllerian hormone receptor II) were sufficient to target high expression levels of the transgene in Sertoli cells. Similarly, the promoters of vasa and sycp1 (synaptonemal complex protein 1) genes were sufficient to target distinct germ cell populations. In silico analysis of Sertoli-specific proximal promoters revealed evolutionarily conserved cis DNA motifs, some of them being shared between promoters. However, when these promoters were placed in a heterologous context, in medaka (Oryzias latipes), they did not generate an efficient expression of the transgene. This suggests that the interactions between trans and/or cis regulatory elements could not be conserved in Teleost. Endly, the GFP expressing transgenic lines will be valuable models to follow and characterize gonadal cell lineages., La régulation de la spermatogenèse repose sur l’action coordonnée de facteurs paracrines aux profils d’expression délimités dans l’espace et le temps. Pour mieux comprendre les mécanismes responsables de la spécificité cellulaire d'expression de gènes d’intérêt dans la gonade mâle, nous avons mis en œuvre une approche fonctionnelle d’activité promotrice in vivo par transgenèse. Les régions 5’ flanquantes de 2 kb de gènes exprimés spécifiquement dans la gonade ont été clonées à partir du génome du zebrafish (Danio rerio) et insérées en amont du gène rapporteur GFP (green fluorescent protein). Les lignées transgéniques obtenues montrent que les promoteurs proximaux des gènes gsdf (gonadal soma derived factor), fshr (follicle stimulating hormone receptor) et amhrII (anti-Müllerian hormone receptor II) sont suffisants pour cibler une expression forte du transgène dans les cellules de Sertoli. De même, les promoteurs des gènes vasa et sycp1 (synaptonemal complex protein 1) suffisent pour cibler les cellules germinales. L’analyse in silico des promoteurs proximaux des gènes sertoliens testés révèle des motifs conservés au cours de l’évolution et parfois partagés entre ces gènes. Cependant, ces promoteurs placés dans un contexte hétérologue, chez le médaka (Oryzias latipes), ne génèrent pas d’expression efficace du transgène. Les interactions entre les éléments de régulation trans et/ou cis pourraient donc ne pas être conservées chez les téléostéens. Outre l’intérêt de ces travaux pour l’étude de la régulation des gènes dans la gonade, les lignées transgéniques exprimant la GFP sont des modèles uniques pour le suivi et la caractérisation de lignages cellulaires dans la gonade.

Partie 5: Les outils de l'écologie microbienne; National audience

Partie 3 "Quand la génétique se complique", chapitre 10 ; National audience; - L'épigénétique s'intéresse à l'ensemble des modifications réversibles de l'expression des gènes ou des phénotypes qui sont transmises au cours de la division cellulaire ou à la descendance en l'absence de variations de séquences nucléotidiques des gènes. - La régulation de l'expression des gènes au cours du développement des organes fait appel à des mécanismes épigénétiques. - L'environnement (l'alimentation, les polluants, etc.) peut induire des effets épigénétiques qui seront transmis au cours de la division cellulaire et potentiellement transmis de génération en génération. - Les mécanismes biochimiques de l'épigénétique impliquent la méthylation de l'ADN, des modifications posttraductionnelles des histones et l'expression d'ARN non codants.

International audience; Poplar breeding programs around the world have achieved substantial increases in growth and yield potential through careful combination of intra/interspecific hybridization and clonal selection. Major challenges of future poplar breeding include continuous genetic gains for recognized economic traits while addressing new breeding goals and optimization of largescale deployment of the selected genetic variation to limit economical and environmental risks associated to clonal forestry. To meet these demands for both adaptive and productivity traits, poplar breeding programs require more optimal short and long term management of genetic diversity gathered in breeding populations and deployed according to different cultivation schemes. Potential benefits and present limits of gene mapping technologies, gene expression studies, expanded genome sequences and modern bioinformatics and statistical tools will be analysed in the light of specific situation of poplar genetics and breeding. The following main challenges will be highlighted: (1) the increase of selection accuracy for complex breeding goals (2) the construction of elite genotypes with durable pests and disease resistances (3) the improvement of inter-specific hybridization: gene complementation; specific combining ability and marker-based distance, management of non-additive effects (4) the integration of phenotypic plasticity as breeding objective (5) the development of a merit which integrates target and non targeted genetic diversity (6) the more combined management of alleles and genotypes in long term breeding populations (7) the adjustments of selection intensity, phenotyping and genotyping costs and multistage marker-assisted selection. (8) the perspectives of genomic selection in an highly heterozygous species Even if considerable progress has been made to unravel the genetic make-up of important adaptive and economical traits in poplar, joint efforts from researchers in genomics and poplar breeders are needed for a successful implementation of all ‘ics’ technologies in practical breeding. In the next future, the true challenge for manipulating the complex nature of selection goals in poplar will depend on our ability to accurately phenotype trees in well chosen environments and to connect these phenotypic performances with the overwhelming amount of DNA base information thanks to efficient and user-friendly tools.

International audience

International audience

National audience

National audience

Bacteria belonging to the class Mollicutes were among the first ones to be selected for complete genome sequencing because of the minimal size of their genomes and of their pathogenicity for humans and for a broad range of animals and plants. An ever-growing number of genome sequences becomes available and constitutes a precious basis for a wide diversity of applied and fundamental researches including, development of typing markers, vaccine design, metabolic networks reconstructions, evolution and "omics" studies and, recently, synthetic biology. In order to provide tools for the comparative genomics of mollicutes to the scientific community, we have developed a web-accessible database named MolliGen. First released in 2004 with 6 genomes, MolliGen 3.0 now includes 26 genomes from 22 species. This new release of the database offers the possibility to compare public genomes with unpublished ones that can be loaded into private sections. As genome annotation update constitutes a constant necessity in genome databases, a re-annotation module was added that gives authorized users to modify gene annotation and to add or delete genetic elements. Search tools were improved to allow the formulation of complex queries in natural language. Results of queries can be saved as lists of CDSs over web sessions, combined with other lists and downloaded with chosen associated features. Homology relationships are available as pre-computed data or can be explored using blast queries, multiple alignments and motif search. Whole genome alignments and precise genome regions can be visualized using dedicated browsers. Many other tools were added or improved for the analysis and the comparison of genomes. The MolliGen 3.0 database is regularly updated and is available at http://cbib1.cbib.u-bordeaux2.fr/molligen/.

Diplôme : Dr. d'Université

International audience

International audience

Diplôme : BTSA

International audience

International audience

International audience; Several reports on annual plants have already shown the involvement of epigenetic modifiers such as DNA methylation in their adaptation to abiotic stresses. Nevertheless, the genotypic variations of epigenetic modifiers, their possible correlations with morphological traits and the impact of water deficit have not been described for perennial plants. Six genotypes of Populus deltoides x P. nigra were subjected or not to a moderate water deficit treatment. Various morphological traits such as the height of the plants, their biomass and the total leaf area were measured to characterize the productivity in both conditions. Levels of DNA methylation, histone acetylation and the activities and isoform accumulation of the corresponding enzymes were measured at the shoot apex, the site of morphogenesis. Genotypic variation was observed for the morphological traits and the epigenetic variables and correlations were established among them. Genotypic variation for DNA methylation was detected in hybrid poplars. A positive correlation was demonstrated between DNA methylation percentage and productivity under well watered conditions. While there was a general decrease of growth for all genotypes in response to a moderate water deficit, genotypic dependant variations of DNA methylation were found suggesting different strategies among hybrids (Gourcilleau et al. 2010). In order to confirm these data and to test the long term stability of these epigenetic modifications, a new set of eight hybrids was analysed for global DNA methylation and productivity nine months after being subjected or not to a water deficit. Finally, the relationship established between global DNA methylation in shoot apex and productivity in Populus deltoides x P. nigra hybrids was investigated in three populations of P. nigra.

International audience

Diplôme : Dr. d'Université

International audience

International audience

National audience

National audience

National audience; In order to understand key mechanisms leading to stabilized allopolyploid species, we characterized the meiotic behaviour of wheat polyploids in relation to structural and genetic changes. For that purpose, we analyzed first generations of synthetic wheat allopolyploids obtained through interspecific hybridization, followed by chromosome doubling, between several genotypes of Triticum and Aegilops wheat species. These synthetic wheat allopolyploids can be divided in two main types: - Synthetic allohexaploids that were obtained through interspecific hybridization, followed by spontaneous chromosome doubling, between several genotypes of T. turgidum and Ae. tauschii wheat species, donors of AB and D genomes respectively. They are similar to natural bread hexaploid wheat and carry the Ph1 (Pairing homoeologous 1) locus that restrict pairing to homologous chromosomes during meiosis. -Synthetic allotetraploids derived from cross hybridization involving 8 diploid species from Triticum and Aegilops genera and thus representing several possible combinations of A, D and S genomes. These are not known to contain the Ph1 gene. Meiotic stability of both allotetraploids and allohexaploids was shown to depend on their genomic combination although they do not behave similarly. As expected in the Ph1 gene-carrying allohexaploids, chromosome pairing at metaphase I stage of meiosis essentially occurs between homologous chromosomes. However, the synthetic allohexaploids exhibited progenitor-dependent meiotic irregularities, such as incomplete homologous pairing, resulting in univalent formation and leading to aneuploidy in the subsequent generation. On the opposite, various levels of homoeologous pairing were evidenced in interspecific haploid hybrids and doubled allotetraploids that do not contain the Ph1 gene. Allotetraploids combining A and D genomes displayed higher level of homoeologous pairing whereas it was lower in allotetraploids combining A and S genomes. Translocation events, triggered by homoeologous recombination, were observed in synthetic allotetraploids such as those combining the A and D genomes while they were absent in synthetic allohexaploids. Aneuploidy represents a major structural changes observed in both synthetic allotetaploids and allohexaploids while no or few apparent DNA sequence elimination or rearrangement were observed when analyzing euploid plants with molecular markers, developed from expressed as well as SSR and transposable elements sequences. Relationship between regular chromosome pairing and the occurrence of structural changes and their impacts on the overall stabilization of the polyploidy species will be discussed.

absent

International audience

National audience

International audience; Preslaughter conditions affect meat quality. However, the underlying molecular mechanisms are poorly investigated. In the present study, genomic tools were used to assess in an integrative way the biological response of chicken muscle to a stress situation before slaughter. Thigh muscles (tensor fascia latae and biceps femoris) were sampled immediately after sacrifice in standard broilers which were individually exposed (stressed) or not (control) to a restraint-transport (2h) combination stress. The analysis of transcripts using oligonucleotide microarrays show that the expression of 55 genes was affected by this stress. Proteomic analysis showed differential expression of 35 identified proteins. Integrate analysis of these data using Ingenuity System© proposes a significant network corresponding to small molecule biochemistry and cytoskeletal organisation. In addition, differential expressions of genes and proteins consistently indicate an inhibition of muscle glycolysis in response to stress. The analysis of metabolic profiles using metabolomics technique confirms the results obtained on genes and proteins since stressed animals showed lower relative quantities of the first metabolites of glycolysis.

National audience

National audience