FrancaisEnglish (United Kingdom)
 

Responsable de publication :
Olivier Martin

Responsable éditoriale :
Rozenn Le Guyader

Administrateur de l'infoservice :
Thierry Balliau

Propositions de stages ouverts à GQE-Le Moulon

 

Titre

Niveau

Responsable(s)

Origin, spread and demographic history of the major apple aphid pest in Eurasia
publiée le 10/03/17
M2 A. Cornille
Analyse comparative de l’expression de gènes impliqués dans la formation des pétales chez la nigelle et chez Arabidopsis thaliana
publiée le 22/09/16
M2
C. Damerval
Étude de la recombinaison et de l'interférence entre crossovers chez la levure S. cerevisiae
publiée le 22/09/16
M2 M. Falque /
O. Martin
Approche génétique de recherche de variants structuraux associés à des phénotypes
publiée le 22/09/16
M2 M. Falque /
O. Martin
Analyse de l'implication des petits ANR non codants dans la réponse au stress génomique généré par l'hybridation interspécifique, par l'étude de colzas néo-synthétisés
publiée le 22/09/16
M2 K. Alix

 

> Origin, spread and demographic history of the major apple aphid pest in Eurasia

Stage de niveau M2
Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. , chargée de Recherche CNRS - Google Scholar
Équipe DyGAP
Duration : 6 months, january 2018 – june 2018 or february 2018 – july 2018. Starting dates are flexible. Application deadline: 30/06/17

Abstract
Ever  since  Darwin’s  time,  domestication  has  been  used  as  a  model  for  investigating  adaptation. Studies of the mechanisms of adaptation in the context of domestication are particularly relevant related  to  crop  parasites,  with  frequent  host  shifts  involving  adaptation  to  new  hosts following anthropic  environmental  changes.  Our project  aims at understanding  the impact  of apple domestication  on the adaptation of a major apple aphid pest Dysaphis plantaginea (the rosy apple aphid),  to  its  apple  hosts  in  Eurasia,  the  cultivated  (Malus  domestica)  and  wild  apples (Malus sylvestris, Malus sieversii and Malus orientalis).
A crucial first step in this project is to determine the worldwide spread routes, the genetic diversity and genetic structure of the Rosy apple aphid using population genetic approaches. The student will use newly developed microsatellite markers for the genetic characterization of collection of D. plantaginea accessions sampled from different hosts in Eurasia. It will make it possible to reconstruct the history of D. plantaginea populations  in the context of the domestication  of its apple host. In addition  to  understanding  the  adaptation  of  insect  pests  to  recent  anthropocene changes,  this project  will  develop  technical  innovations  aimed  at  biological  sustainable  agriculture  to  control parasitic aphids in apple production.

Methodology : population genetic analyses (genetic diversity, population structure and demographic inferences using Approximate Bayesian Computation).

Profile preferred for the candidate: Ideally, the candidate will have skills in genetics/genomics  and evolution and at least will show strong interest in these fields. He/she will not necessarily be familiar with aphid models. The Master project will be proposed to the Doctoral School “Science du Végétal” (Paris-Sud Doctoral School) for a PhD project on the genomic basis of aphid adaptation to their host in the context of domestication in june 2018.

References

  • Beaumont   MA,   Zhang   W,   Balding   DJ   (2002)   Approximate   Bayesian   computation   in   population genetics. Genetics, 162, 2025–2035.
  • Cornille A, Gladieux P, Smulders MJ. et al. (2012) New insight into the history of domesticated apple: secondary  contribution  of the European  wild  apple  to the genome  of cultivated  varieties. PLoS Genet, 8, e1002703.
  • Guillemaud  T,  Beaumont  MA,  Ciosi  M,  Cornuet  JM,  Estoup  A  (2009)  Inferring  introduction  routes  of invasive  species  using approximate  Bayesian  computation  on  microsatellite  data.  Heredity, 104, 88–99.

_______________________________________________________________________________________________

Analyse comparative de l’expression de gènes impliqués dans la formation des pétales chez la nigelle et chez Arabidopsis thaliana

Stage de niveau Master 2
Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.
Équipe GE2MorF

Contexte
Différents travaux ont montré que les pétales, organes floraux impliqués dans l’attraction des pollinisateurs, ont évolué de manière indépendante dans différents clades d’angiospermes. La génétique du développement montre en revanche que les facteurs de transcription de type MADS box qui contrôlent l’identité de ces organes sont conservés dans ces différents clades, y compris dans leur rôle fonctionnel. La question qui nous intéresse est alors celle de la diversité des gènes cibles de ces facteurs ou, formulé autrement : quel est le degré de conservation/divergence des réseaux de gènes impliqués dans la formation des pétales en aval des facteurs MADS ? Cette question aborde la complexité de la relation phénotype-génotype et l’importance du bricolage en évolution. Elle fournit le cadre général du sujet proposé.

Projet de recherche
Nous nous intéresserons au clade des eudicots (75% de la diversité des angiospermes). Les pétales des eudicots dérivés comme ceux d’Arabidopsis thaliana ou du Petunia ne sont pas homologues (càd qu’ils ont évolué indépendamment) de ceux que l’on rencontre dans la famille des Ranunculaceae, notre objet d’étude. La nigelle de Damas (Ranunculaceae) présente deux morphes floraux différant par la présence/absence de pétales. Ce dimorphisme est sous contrôle monogénique et le gène responsable, caractérisé au laboratoire, code pour un facteur de transcription NdAP3-3, protéine de la famille MADS box homologue de la protéine AP3 d’A. thaliana contrôlant l’identité pétale. Une expérience de RNA-seq chez la nigelle nous a permis de mettre en évidence plusieurs centaines de gènes différentiellement exprimés au cours du développement floral entre les deux morphes, dont près des deux-tiers ont pu être identifiés par homologie avec A. thaliana. Le sujet proposé s’inscrit dans l’étape de validation des différences d’expression observées en RNA-seq comme étant imputables à l’action du gène NdAP3-3. Les gènes impliqués dans la formation des pétales commencent à être connus chez Arabidopsis, fournissant une base de comparaison qui permettra d’aborder la question de la conservation de leur rôle à l’échelle des eudicots.

Approches méthodologiques
Il s’agira de tester l’expression d’un échantillon de gènes dans trois descendances indépendantes de plantes plein-frères de nigelle avec ou sans pétales, par PCR-quantitative. L’objectif est de confirmer ou non le différentiel d’expression observé en RNA-seq en s’affranchissant en particulier d’effets du fonds génétique, provenant de la liaison génétique entre le gène NdAP3-3 et d’autres gènes différentiellement exprimés sans rapport avec le dimorphisme. Cette étape permettra de sélectionner un ensemble de gènes potentiellement cibles du gène NdAP3-3 et intervenant dans la formation des pétales de nigelle. L’expression de ces gènes sera comparée à l’expression des gènes homologues d’A. thaliana (dans l’accession Ler-0 et son mutant sans pétales ap3). Selon le temps disponible, il sera envisageable d’aller plus loin dans la caractérisation du patron d’expression des gènes au cours de la formation et du développement des pétales de nigelle (QRT-PCR sur dissections, hybridation in situ sur méristèmes floraux et pétales en développement).

_______________________________________________________________________________________________

 

> Étude de la recombinaison et de l'interférence entre crossovers chez la levure S. cerevisiae

Stage de niveau Master 2
Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. et Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.
Équipe RAMDAM

Contexte
La méiose est au cœur de la dynamique d'évolution de tous les organismes sexués via le double brassage génétique qu'elle exerce, avec (1) la ségrégation aléatoire des chromosomes en anaphase I et (2) la recombinaison intra-chromosomique produite par le crossing-over en prophase I. Ce brassage est également essentiel à tous les programmes d'amélioration des plantes, de sorte que la compréhension du déterminisme génétique du nombre et de la localisation des crossovers est un enjeu crucial pour la sélection des variétés cultivées. En utilisant la levure S. cerevisiae comme espèce modèle, notre équipe a développé une méthode de mesure de la recombinaison à haut-débit basée sur l'analyse en cytométrie de flux de méiospores issues d'un croisement avec une souche testeur dans laquelle nous avons intégré des marqueurs codant pour des protéines fluorescentes. Cette méthode permet également de mesurer l'interférence entre crossovers, un phénomène qui empêche les évènements proches les uns des autres et joue probablement un rôle important dans le déterminisme du nombre et de la position des crossovers. Nous utiliserons ces approches pour étudier sur différents mutants les mécanismes qui contrôlent la recombinaison méiotique

Projet de recherche
Le projet consistera tout d’abord à choisir à partir de données bibliographiques quelques gènes méiotiques susceptibles de moduler le nombre et/ou la répartition des crossovers. Nous utiliserons alors des souches délétées pour ces gènes obtenues auprès d’un stock center afin de mesurer la recombinaison et l'interférence chez ces mutants. Pour cela, les souches seront croisées avec des testeurs fluorescents et les méiospores analysées en cytométrie de flux. Nous exploiterons enfin ces résultats dans l'optique d'identifier des mécanismes impliqués dans la régulation des évènements de recombinaison.

Approches méthodologiques
Le stage mettra en jeu des techniques classiques de microbiologie et de génétique de la levure pour réaliser les croisements et isoler les méiospores, ainsi que l'utilisation du cytomètre de flux et l'analyse des données. Dans un premier temps, nous rechercherons des mutations à effet dominant pour lesquelles il suffit de croiser la souche mutante avec nos testeurs fluorescents. Pour l’étude des mutants récessifs, il faudra préalablement transférer les marqueurs fluorescents des testeurs dans les souches mutantes par croisement et sélection au cytomètre et par PCR. L’analyse des données brutes de cytométrie se fera avec le logiciel SUMMIT, et l’analyse statistique des résultats avec R.

_______________________________________________________________________________________________

 

 

> Approche génétique de recherche de variants structuraux associés à des phénotypes

Stage de niveau Master 2
Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. et Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.
Équipe RAMDAM

Contexte
Les variations structurales telles que présence-absence ou variation du nombre de copies constituent une part importante du polymorphisme génétique chez la plupart des espèces étudiées. Cependant, la détection de ces variations et leur typage sur de nombreux individus reste un défi, de sorte que leur influence sur la variation phénotypique est beaucoup moins bien connue que celle des polymorphismes de type SNP. Nous nous proposons d'utiliser une approche originale initiée dans notre équipe fondée sur la liaison génétique pour inférer les variants structuraux via des données de puces de génotypage Illumina. La période du stage sera consacrée à exploiter cette approche pour rechercher des QTL (Quantitative Trait Loci) basés sur des variants structuraux à partir de trois jeux de données de génotypage haute-densité de populations en ségrégation chez le maïs.

Projet de recherche
Sur la base de cartes génétiques déjà produites dans notre équipe sur ces trois jeux de données, une première étape sera d'identifier l'ensemble des variants structuraux détectables entre les deux parents de chaque population. Puis la ou le stagiaire utilisera une méthode statistique pour imputer les haplotypes de chaque individu des populations pour tous les variants structuraux. Enfin, ces haplotypes seront utilisés pour rechercher des associations avec différents caractères d'intérêt agronomique.

Approches méthodologiques
Le projet fera intervenir des concepts de génétique formelle, génétique quantitative et de statistique. L'activité du stage ne comportera pas de travail de laboratoire mais reposera sur de l'analyse de données utilisant le langage R. Une pratique de ce logiciel sera un plus.

_______________________________________________________________________________________________

 

> Analyse de l'implication des petits ANR non codants dans la réponse au stress génomique généré par l'hybridation interspécifique, par l'étude de colzas néo-synthétisés

Stage de niveau Master 2
Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. et Pierre Gérard
Équipe DyGAP

Contexte
L’hybridation interspécifique joue un rôle majeur dans l’évolution des espèces, en particulier chez les plantes, où son succès est associé à celui de la polyploïdie (duplication du génome complet) – on parle alors d’allopolyploïdie – avec l’avantage de ce processus évolutif à générer de la variabilité génétique utile et nécessaire à toute sélection adaptative. C’est ainsi que bon nombre d’espèces cultivées sont d’origine interspécifique plus ou moins ancienne (blés, fraisier, caféier, maïs, ou encore colza). Néanmoins, cette étape d’hybridation interspécifique, correspondant à la rencontre de deux génomes différenciés dans une même cellule, génèrerait un stress génomique important, à l’origine de bouleversements génomiques structuraux et fonctionnels. Comprendre les conséquences génomiques de tels événements, et la mécanistique associée, représente une question scientifique majeure, notamment quand il s’agit de les maîtriser pour mieux les gérer, comme en amélioration des plantes où le sélectionneur a souvent recours à l’hybridation pour augmenter la diversité du pool cultivé et introduire des allèles responsables de nouveaux caractères d’intérêt agronomique.
Le colza (Brassica napus) est issu de l’hybridation interspécifique naturelle entre une navette (B. rapa) et un chou (B. oleracea) qui a eu lieu il y a ~7500 ans, et constitue un bon modèle d’étude des stress génomiques accompagnant l’hybridation interspécifique et notamment le phénomène d’allopolyploïdie. A partir de l’étude de colzas néo-synthétisés (recréés en laboratoire – coll. INRA Rennes), nous avons identifié des mécanismes de régulation du génome allopolyploïde nouvellement créé impliquant des populations spécifiques de petits ARN non codants de 21 et 24 nucléotides correspondant à des séquences d’éléments transposables et des séquences de type viral (Thèse de P. Martinez Palacios). La caractérisation de l’expression de ces séquences non-codantes nous a conduits à l’hypothèse que des éléments du génome de Brassica se trouvaient réactivés spécifiquement en réponse au stress engendré par l’allopolyploïdie, et ce potentiellement dès l’étape d’hybridation interspécifique, la stabilité du génome allopolyploïde nouvellement formé étant assurée par un contrôle spécifique impliquant les petits ARN non codants préalablement identifiés. L’objectif du projet de stage est de préciser la dynamique de mobilisation de ces petits ARN non codants et d’en identifier les cibles potentielles afin d’en mesurer l’implication dans la formation d’un nouveau génome allopolyploïde.

Projet de recherche
Les travaux réalisés dans le cadre de ce stage de M2 permettront de caractériser la dynamique de mise en place de la réponse spécifique des petits ARN non codants à l’événement d’allopolyploïdie que nous avons pu identifier préalablement. Il s’agira de déterminer si cette réponse ne serait pas directement entraînée par l’étape d’hybridation interspécifique qui constitue le choc génomique proprement dit, plutôt que par le doublement du stock chromosomique (i.e. polyploïdie). Cette question majeure en génomique évolutive des espèces végétales n’a pu que très rarement être abordée et est rendue ici possible grâce à la mise à disposition d’un matériel végétal original.

Approches méthodologiques
L'ensemble des travaux réalisés par l'étudiant(e) de Master consistera en l’exploitation des données de séquençage de banques de petits ARN construites à partir de trois hybrides F1 chou x navette indépendants, à l’origine de trois lignées différentes de colzas néo-synthétisés déjà étudiées pour leur profil en populations de petits ARN non codants (Thèse de P. Martinez Palacios). Les parents diploïdes chou et navette sont également intégrés à l’analyse et servent de référence quant à l’identification de modifications génomiques survenant suite à l’événement d’hybridation interspécifique. La fabrication des banques et le séquençage Illumina sur Hi-seq 2000 ont été réalisés (coll. Plateforme NGS, I2BC à Gif) : environ 15 millions de séquences par banque ont été obtenus et sont à analyser. Pour réaliser les analyses bioinformatiques des données, nous suivrons les méthodes que nous avons déployées pour les travaux réalisés dans le cadre de la thèse de P. Martinez Palacios ; nous utiliserons le portail d’analyse de séquençages haut débit Galaxy et/ou la programmation en ligne à l’aide de scripts simples.La distribution des lectures obtenues selon leur taille nous permettra d’identifier les fractions de petits ARN les plus exprimées en réponse à l’hybridation interspécifique. Nous pourrons ainsi observer si la réponse immédiate des petits ARN de 21nt que nous avons observée par une augmentation significative de la fraction des 21nt suite au doublement du stock chromosomique par rapport aux parents ne se mettrait pas en place dès l’hybridation. L’annotation des populations de petits ANR mobilisés lors de l’hybridation interspécifique nous permettra d’identifier les séquences cibles de cette mobilisation des petits ARN, séquences spécifiques de la réponse du génome au stress de l’hybridation interspécifique. De même les petits ARN non codants identifiés précédemment comme présentant une réponse spécifique à l’allopolyploïdie seront quantifiés par analyse bioinformatique dans ces nouvelles données de séquençage.
Ces analyses permettront de caractériser la dynamique de mise en place de la réponse spécifique des petits ARN non codants à l’événement d’allopolyploïdie, dès l’hybridation interspécifique.
Dans un second temps, si le temps du stage le permet, l’étudiant(e) initiera une approche en RT-PCR quantitative afin de valider l’accumulation différentielle entre génération parentale et génération des hybrides F1 des candidats identifiés les plus pertinents. Nous possédons déjà l’expertise de cette approche de validation au laboratoire.

Mots clés : bioanalyse et bioinformatique, séquençage haut débit, petits ARN non codants, évolution du génome végétal, hybridation interspécifique, polyploïdie, éléments transposables

Collaborations
Ce sujet de stage est réalisé en collaboration avec d’autres laboratoires : INRA Rennes (A.M. Chèvre), I2BC à Gif (E. van Dijk, C. Thermes) avec lesquels l’étudiant(e) pourra interagir et approfondir tant ses compétences scientifiques et théoriques que pratiques. Par ailleurs, un projet en collaboration avec la République Tchèque est en cours de démarrage sur la mobilisation des petits ARN non codants impliqués dans le contrôle épigénétiques des ADN ribosomiques dès l’hybridation interspécifique ; en fonction des intérêts et compétences de l’étudiant(e), il/elle pourra contribuer à l’obtention de résultats majeurs pour l’avancée de ce projet.
Ce stage intègre également une thématique portée par le réseau scientifique DynaGeV qui se réunit chaque année dans le cadre d’un colloque d’1,5 jour, rassemblant autour de 70-80 scientifiques : selon les résultats obtenus, l’étudiant(e) présentera ses travaux à la prochaine session, à Montpellier, sous forme d’un poster.

_______________________________________________________________________________________________