Thèmes de recherche
Equipe "Génétique et Génomique Evolutive"
UMR 5000 - "Génome, Populations, Interactions"
Université Montpellier 2, Place E. Bataillon
34095 Montpellier cedex 05
http://www.univ-montp2.fr/~genetix
boursot@crit.univ-montp2.fr

Génétique de la spéciation chez la Souris

La souris domestique Mus musculus est utilisée comme modèle biologique pour approcher le déterminisme génétique de la spéciation chez un mammifère. Deux sous-espèces, M. m. musculus et M. m. domesticus, ayant divergé il y a quelques centaines de milliers d'années, ont été remises en contact secondairement en Europe centrale, formant une étroite zone d'hybridation maintenue par contre-sélection des hybrides. L'étude des flux de gènes au travers de cette zone nous a permis de comprendre l'architecture génétique générale des incompatibilités génomiques. Nos projets actuels visent à identifier certaines régions du génome fortement impliquées, notamment sur le chromosome X, par l'emploi d'une batterie de marqueurs anonymes. Parallèlement, une recherche de gènes candidats est menée par l'analyse comparative du transcriptome placentaire de plusieurs espèces de rongeurs. L'objectif est de détecter des protéines évoluant rapidement sous l'effet de la sélection positive, susceptibles d'avoir accumulé des différences entre sous-espèces, et de contribuer à leur incompatibilité.

Variation des fréquences génotypiques à 10 locus allozymiques chez les souris de la zone hybride au Danemark.
L'indice d'hybridation (HI) est une mesure du pourcentage d'allèles "musculus" . 1300 individus de 160 localités ont été typés

Evolution de la structure en isochores des génomes de Mammifères

La composition en bases des génomes de mammifères est structurée spatialement: des régions riches et pauvres en G+C, appelées isochores, alternent le long des chromosomes. Cette structure est corrélée avec un grand nombre de caractéristiques génomiques, et notamment la densité en gènes. Nous nous intéressons à l'origine et au maintien des isochores, avec en toile de fond la question du rôle (potentiel) de la sélection neturelle. Nos travaux portent sur l'analyse de données de polymorphisme et de divergence entre génomes présentes dans les bases publiques, et sur la caractérisation du locus fxy de la souris domestique, récemment transloqué d'uen région faible en G+C vers une région très riche en G+C (la région pseudoautosomale). Ces analyses nous amènent à proposer que la distribution du taux de G+C est dépendante du taux de recombinaison, via le pénomène de conversion génique biaisée. Ce mécanisme, quoique neutre, procurerait un avantage aux allèles GC, qui, chez les hétérozygotes, convertissent plus fréquemment leur homologue AT que l'inverse, entraînant une ségrégation non-mendélienne des gamètes.

Processus mutationnels et recherche de marqueurs polymorphes

Les microsatellites - répétitions de courts motifs nucléotidiques - sont une source de marqueurs polymorphes très utilisée en biologie des populations. L'étude de leurs genèse et de leur évolution dans les génomes présente donc un intérêt théorique et pratique. Le mécanisme principalement invoqué pour expliquer le niveau de variabilité élevé de ces locus est l'erreur de recopie liée au décalage d'un brin par rapport à son complémentaire au moment de la réplication. Nos travaux dans le domaine impliquent le typage de locus potentiellement générateurs de microsatellites et leur suivi dans la phylogénie des rongeurs, ainsi que l'analyse du rôle mutagène des structures secondaires de l'ADN au voisinage de locus microsatellites

Phylogénie et phylogéographie de la souris

Nos travaux sur la génétique évolutive de la souris s'appuient sur une très bonne connaissance de la phylogénie du genre Mus et de la phylogéographie de l'espèce Mus musculus. La phylogéographie comparée est en soi un outil permettant de détecter l'action de la sélection naturelle, susceptible d'imprimer des histoires différentes à différents locus. Nous menons une activité récurrente d'échantillonnage, d'élevage et de typage des souris du monde entier. Nos derniers travaux ont montré la présence à Madagascar d'une nouvelle lignée de souris domestique récemment décrite au Yemen, et mis en évidence l'existence de transferts latéraux de matériel génétique entre M. musculus et M. spretus. L'étude du polymorphisme et de la divergence du gène Abp (Androgen Binding Protein) nous a permis de montrer l?existence de balayages sélectifs sur ce gènes, accompagnés d'échanges interspécifiques entre plusieurs espèces proches.

Bioinformatique pour la phylogénie et l'évolution moléculaire

Nous menons une activité de développement théorique et bioinformatique dans les domaines de l'évolution et de la phylogénie moléculaire. Nos travaux actuels portent sur (i) l'application des chaînes de Markov pour la représentation du processus d'évolution des nucléotides, et (ii) la relation entre longueurs de branche, longueur d'arbre et matrice de dissimilarités observées. Concernant le premier aspect, nous avons développé un modèle prenant en compte la variation dans le temps de la vitesse d'évolution d'un site, nucléotide ou acide aminé (processus dit du "covarion"). Ce modèle est pertinent pour la détection de l'adaptation à l'échelle moléculaire: la vitesse d'évolution d'un site change lorsque les contraintes sélectives qui s'y appliquent ont changé. Une famille apparentée de modèles sera utilisée pour un projet visant à la prédiction d'une séquence inconnue sur la base de l'observation de séquences homologues connues. Concernant le deuxième aspect, nous avons mis au point une méthode d'estimation de la longueur (somme des longueurs de branches) d'un arbre phylogénétique donné sur la base d'une matrice de dissimilarités entre taxons. Cette méthode est alternative à celle des moindres carrés, et plus simple arithmétiquement. Nous montrons que ces deux approches (calcul direct et moindres carrés) appartiennent à une famille de méthodes qui donnent des poids identiques aux dissimilarités correspondant à des paires de taxons équivalentes au sens topologique.

Quelques publications récentes:

Bonhomme, F., Boursot, P., et Orth, A. 2001. Mus musculus. Encyclopedia of Genetics,
S. Brenner, H.J. Miller. Galtier N. 2001. Maximum likelihood phylogenetic analysis under a covarion-like model. Molecular Biology and Evolution 18:866-873.
Galtier N., Piganeau G., Mouchiroud D. & Duret L. 2001. GC-content evolution in mammalian genomes: the biased gene conversion hypothesis. Genetics 159:907-911.
Garza J. C. & Desmarais E. 2000. Derivation of a simple microsatellite locus from a compound ancestor in the genus Mus. Mammalian Genome 11: 1117-1122.
Karn R.C., Orth A., Bonhomme F. et Boursot P. 2001. The complex history of a gene proposed to participate in a sexual isolation mechanism in house mice. Molecular Biology and Evolution (sous presse)
Orth A., Belkhir K., Britton-Davidian J., Boursot P., Benazzou T., and Bonhomme F. 2001. Hybridation naturelle entre deux espèces sympatriques de souris M. musculus domesticus L. et M. spretus Lataste. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Paris (sous presse)
Pauplin Y. 2000. Direct calculation of a tree length using a distance matrix. Journal of Molecular Evolution 51: 41-47.