Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure ENS . CNRS UMR8197 . Inserm U1024 Directeur : Antoine Triller

Dynamique et Organisation des Génomes

Contexte

Les divers programmes de séquençage qui se déroulent au niveau mondial ont fourni la séquence de plus de cent génomes de vertébrés parmi lesquels des mammifères, des oiseaux et des poissons. La motivation qui sous-tend ces projets s’appuie sur le fait que la génomique comparative demeure l’approche la plus efficace pour identifier les signaux qui régulent la transcription des gènes, la relation entre la régulation des gènes et leur organisation, ou encore la définition des cibles de la sélection darwinienne. Ces recherches apportent des informations sur le fonctionnement des génomes, sur les modalités de lecture de l’information génétique par la cellule, sur les mécanismes par lesquels des changements spécifiques dans les séquences d’ADN modulent les phénotypes au cours des processus pathologiques et au cours de l’évolution. Les milliards de bases de l’ADN, les dizaines de milliers de gènes annotés, les éléments de régulation, les données de génomique fonctionnelle à haut débit nécessitent des outils informatiques et des stratégies originales pour une analyse intégrée dans une perspective évolutive.
L’équipe animée par Hugues Roest Crollius s’efforce de comprendre comment l’information génétique est organisée et comment elle a évolué dans les génomes des vertébrés depuis leur dernier ancêtre commun. Elle mène en parallèle plusieurs projets avec l’objectif d’identifier, dans les génomes des vertébrés, des signatures d’événements survenus au cours de l’évolution et les séquences fonctionnelles.

Résultats marquants

Un des objectifs majeurs de cette équipe concerne la reconstruction de la structure de génomes des espèces ancestrales de vertébrés et de plantes. Elle a développé des méthodes bioinformatiques permettant de comparer globalement les génomes séquencés et de repérer les régions restées identiques au cours de l’évolution. Ces régions conservées forment des groupes de synténie, c’est à dire des ensembles de gènes localisés sur un même chromosome hérités de leur ancêtre commun. Ces nouvelles ressources sont mises à la disposition de la communauté scientifique à travers un serveur en ligne appelé Genomicus. Elles offrent un nouveau cadre pour l’étude de l’évolution des gènes et des génomes des vertébrés. L’organisation de plusieurs génomes ancestraux servant de références, cet outil permet de comparer un nombre illimité de génomes dans une large perspective phylogénétique et d’analyser les changements apparus au cours de l’évolution. Grâce aux résultats obtenus, l ‘équipe a pu établir les causes probables des réarrangements génomiques qui modifient l’ordre des gènes depuis l’ancêtre des mammifères.
Par ailleurs, cette équipe a réalisé une analyse bioinformatique fine des régions conservées non-codantes dans les génomes de vertébrés. Une nouvelle méthode a ainsi été mise au point, qui permet d’identifier les relations potentielles de ces régions avec les gènes qui les environnent. De nombreuses vérifications expérimentales montrent que ces relations sont très souvent dues à la régulation de l’expression des gènes par ces séquences conservées. Ainsi, cette analyse met en évidence des relations fonctionnelles importantes entre des séquences du génome de l’homme, ce qui ouvre de nouvelles possibilités pour étudier la biologie du génome, mais aussi pour découvrir de nouvelles causes de maladies génétiques. L’équipe est également impliquée étroitement dans l’analyse de la séquence de nouveaux génomes, comme par exemple celui du poisson zèbre ou de la truite arc-en-ciel.