UE Evolution Moléculaire, Bioinformatique

Responsables : Hélène Badouin et Nicolas Lartillot

6 crédits ECTS

Enseignant.e.s

Résumé 

L’évolution moléculaire est considérée comme l’étude des processus évolutifs et de la généalogie du vivant (phylogénie) à l’aide de marqueurs moléculaires. Cette discipline s’est imposée comme essentielle à la compréhension de l’organisation des génomes, et à la recherche de régions fonctionnelles dans les génomes. Elle est donc au coeur de l'analyse bioinformatique des séquences génomiques. Dans ce module, nous nous focaliserons sur les recherches actuelles concernant la dynamique des génomes et en particulier sur les facteurs qui influencent cette dynamique et comment ces facteurs peuvent varier d’une espèce à l’autre en fonction notamment de l’écologie de l’organisme ou de ses traits d'histoire de vie.  Des applications en bioinformatique seront présentées, portant entre autres sur la caractérisation des régimes sélectifs opérant sur les séquences codantes, ou sur la reconstruction des phénotypes, des paléoenvironnements ou de la paléoécologie des espèces ancestrales le long des phylogénies, à partir des traces laissées par ces facteurs causaux dans les génomes des espèces modernes.

Organisation de l’UE 

Le cours est constitué de deux parties : une partie méthodologique avec des rappels des outils et concepts utilisés en évolution moléculaire (génétique des populations, bioinformatique, test de neutralité,….) et une partie centrée sur de grandes questions actuelles en évolution moléculaire (mise en place du sexe, évolution des répertoires géniques, ….). Les liens entre la dynamique des génomes et l’écologie des organismes seront au centre des questions abordées.

Des analyses d’articles avec présentation orale permettront à la fois d’approfondir et compléter le cours, abordant des questions récentes en évolution moléculaire complémentaires à celles présentées par l’enseignant, et d’analyser différentes approches méthodologiques pour y répondre.

Le cours est complété par une série de travaux pratiques sur machine permettant aux étudiants d’acquérir des compétences en bioinformatique et la maîtrise des tests en évolution moléculaire.

Sujets abordés en cours 

• Modélisation des processus évolutifs : de la génétique des populations à la divergence inter-spécifique; équilibre mutation/dérive/sélection; modèles d'évolution des séquences.
• Rôle de la recombinaison dans l'évolution des génomes ; biais de conversion génique; PRDM9
• Évolution des chromosomes sexuels
• Modèles d'évolution de la taille des génomes
• Rôle et impact des éléments transposables dans l'évolution des génomes - régulation épigénétique
• Relations entre les traits moléculaires (composition en base - taux d'évolution) et traits d'histoire de vie (masse, longévité, durée de génération, système d'appariement) à l'échelle intra et interspécifique.  

Contenu des TPs 

• Détection de transferts horizontaux d’éléments transposables
• NGS et transcriptomique
• Méthode comparative moléculaire: évolution des séquences et traits d'histoire de vie.
• Détection de sélection

Compétences et connaissances à acquérir 

Intégration des différents concepts vus au travers des différents cours et capacité à relier la théorie et les observations, et les différentes approches qui ont été présentées (analyse de l’évolution des génomes avec utilisation des concepts d'évolution moléculaire; modélisation et maîtrise des aspects théoriques de génomique des populations; maîtrise d'outils d'analyse de données génomiques).

Synthèse et restitution du contenu d'un article, avec capacité critique sur les approches méthodologiques utilisées.

Modalités de contrôle des connaissances

Contrôle continu 20%; Contrôle terminal 80%

Examen final sous forme de deux sujets écrits avec documents - analyse des données d'un article (figures, tableaux) + questions de cours

CC sous forme d’analyse et présentation d'un article en relation avec le cours.