Projet ANR-13-PDOC-0009 – EvolNet : Vie et mort d’un réseau de régulation génétique au cours de l’évolution.
Programme : Retour Postdoctorants (PDOC) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame Mathilde PARIS (Centre National de la Recherche Scientifique Délégation Provence et Corse _ Institut de Biologie du Développement de Marseille )
Partenaires : Institut de Biologie du Développement de Marseille
Montant : 276639.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Au cours des 20 dernières années, les études comparatives de génétique du développement ont construit un modèle théorique de l'évolution des formes. Il est maintenant clair que les plans du développement animal sont encodés dans des réseaux de régulation génétique complexes (GRN), constitués de composants conservés au cours de l'évolution, et que l'évolution morphologique provient surtout de changements dans les interactions entre ces composants, plutôt que de créations ou pertes de gènes ou de leurs fonctions . Il demeure toutefois des lacunes majeures entre les modèles théoriques de l'évolution des formes et les exemples répertoriés : la plupart des études se sont concentrées sur des comparaisons entre deux espèces seulement, dans lesquelles la distinction entre l'aléas statistique, l'anecdote et le résultat significatif est très difficile. En outre, ces études se sont souvent concentrées sur les pertes ou la diversification de caractères sans étudier les gains, les nouveautés évolutives. De plus, les études se concentrent habituellement sur le lien entre divergence morphologique et changement dans un seul composant du réseau (un noeud ou une connection). Comment de nouveaux traits morphologiques apparaissent, et comment le réseau génétique sous-jacent est apparu, n'est donc toujours pas clair. Cette énigme est à l'origine de ce projet. L'évolution d’un motif de pigmentation sur l'aile des mâle d'un groupe de drosophiles est un système idéal pour étudier cette question. Ce trait est apparu et a été perdu plusieurs fois indépendamment dans le groupe melanogaster. Des résultats précédents ont montré que ce trait est génétiquement complexe, ce qui en fait un bon modèle pour étudier l'évolution des réseaux en général, mais suffisamment simple pour que l'on puisse retracer les changements génomiques à l'origine de l'évolution de ce caractère. L'ambition de ce projet est de cartographier les événements génétiques responsables de l'évolution du GRN de la pigmentation de l'aile, de sa naissance à sa mort.
Ce projet est fondé sur une démarche comparative et intégrée : je propose d'utiliser une combinaison de génomique fonctionelle, évolution moléculaire, modélisation formelle des GRNs, et génétique fonctionnelle afin d'identifier les mutations génomiques qui expliquent l'apparence et les pertes secondaires de la pigmentation de l'aile. Notre analyse sera réalisée dans un cadre comparatif, rendu possible grâce aux progrès des techniques de séquençage et de transgénèse. Il est notable que ce projet génomique s'attaque à une question biologique bien précise, au contraire de nombreux travaux du domaine dont la production de données est trop souvent l'unique finalité.
Ce projet s'articule autour de 6 tâches indépendantes mais interconnectées, qui peuvent être groupées en 4 thèmes: (i) nous construirons tout dabord les ressources génomiques nécessaires à notre projet (tâche 2). Nous utiliserons ces ressources pour comparer les composants de la régulation de l'expression des gènes entre espèces et entre conditions : nous comparerons les niveaux d'ARNm afin d'identifier les changements d'expression qui reflètent les changement de pigmentation (tâche 3). Nous identifierons également les changements de cis-régulation pertinents en analysant les profils de liaison des facteurs de transcription et d'accessibilité à la DNAse (tâche 4). (iii) Nous cartographierons les changements génomiques qui ont causé des changements phénotypiques en identifiant les mutations qui corrèlent avec l'évolution de la pigmentation (tâche 5), en reconstruisant le GRN de la pigmentation, et en l'utilisant pour identifier parmi ces mutations celles qui le plus probablement causent l'évolution morphologique (tâche 6). (iv) Ces changements seront finalement testés in vivo (tâche 7). Ce projet permettra d'identifier les changements responsables de l'apparition, l'évolution et la perte du GRN sous-tendant la pigmentation de l'aile dans la lignée melanogaster.