Projet ANR-13-ISV7-0001 – EVOGENDUP : Régulation et évolution fonctionnelle après duplication génétique
Programme : Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SVSE 7) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Fernando ROCH (Centre de Biologie du Developpement)
Partenaires : Centre de Biologie du Développement; IGC Instituto Gulbenkian de Ciencia
Montant : 147992.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : La grande quantité de gènes paralogues (familles gèniques) que l'on observe dans tous les génomes est la signature des nombreux événements de duplication génique qui ont eu lieu au cours de l'évolution. Il a été postulé que «seulement quand un gène redondant a été créé par dédoublement, il peu se permettre d’accumuler des mutations jusque-là interdites et émerger comme un nouveau gène avec une nouvelle fonction» (Ohno, 1970). Ainsi, savoir comment la duplication des gènes et sa divergence ultérieure contribuent à l’apparition de nouveautés et à l'adaptation génétique est devenu un sujet d’actualité dans le champ des études évolutifs. Ceci n'est pas seulement à cause du rôle des duplications géniques en tant que catalyseurs de l'innovation génétique, mais aussi parce que notre compréhension croissante des réseaux de gènes et de leur logique intrinsèque est petit à petit en train de montrer que des nombreuses propriétés de ces réseaux, tels que la redondance, la cooptation et la modularité sont toujours étroitement liées à des événements de duplication.
Ce n’est donc surprenant d’observer depuis plus de 30 ans qu’un intense débat s’est installé autour de la question de savoir comment la divergence des nouveaux paralogues issus d’une duplication contribue à l’apparition de nouveautés évolutives et à l'adaptation. Cependant, nous remarquons qu’alors que de nombreux développements théoriques ont permis d’enrichir la discussion, seulement une poignée d’approches expérimentales ont joué un rôle de premier plan dans ce débat.
Nous proposons donc une nouvelle contribution expérimentale à cette discussion, en nous focalisant sur l'analyse d'un ensemble réduit de nouveaux paralogues apparu dans la lignée des diptères au cours de l'évolution. Nous entretenons le double objectif de caractériser les nouveaux rôles de ces paralogues (leurs destins fonctionnels) et d’analyser leurs séquences promotrices afin d’étudier comment ont-il divergé: le tout dans un système modele qui se prête aussi bien à l'analyse génétique que à l’étude des séquences cis-régulatrices, la mouche Drosophila melanogaster. Pour cela, nous avons choisi de nous concentrer sur une nouvelle famille de gènes paralogues récemment décrits par notre équipe et présents chez la drosophile, les protéines dites à Domaine Trois Doigts (DTD) qui codent pour différentes protéines ancrées à la membrane par une moitié GPI et ils ont en commun la présence d’un motif extracellulaire conservé appelée justement DTD. 
Les travaux préliminaires effectués par les deux groupes impliqués dans cette proposition ont permis d'abord de caractériser l'histoire évolutive des différents paralogues DTD dans le lignage des diptères et, d'autre part, d'établir que leurs profils d'expression ont subi des changements considérables après leur duplication. Ainsi, ce dispositif expérimental constitue un système prometteur pour étudier l'évolution cis-régulatrice, permettant une évaluation directe des processus tels que la dégénérescence / conservation et / ou la cooptation de certains modules de régulation. En parallèle et en utilisant le grand arsenal des ressources génétiques et techniques disponibles chez la drosophile, nous allons également procéder à une analyse fonctionnelle des ces différents paralogues, afin d'établir leurs rôles cellulaires pendant le développement.
Cette combinaison d’études structurels (analyse de la séquence) et fonctionnels (expression de gènes / analyse de mutants) fourniront des données précieuses nous permettant d’inférer les chemins évolutifs entrepris par chaque gène dupliqué, à savoir leur subfunctionnalisation et / ou. leur neo-fonctionnalisation. En outre, nous attendons que cet ensemble de données sera aussi adapté pour mieux comprendre la nature et la genèse de certaines des propriétés fondamentales de la régulation gènique et sa logique  structurelle, tels que la modularité, le partage de modules regulateurs et l’apparition des processus de cooptation.