Stage Master 2

Identification de gènes soumis à empreinte parentale chez le porcelet via des approches haut-débit

Contexte
L'empreinte génomique parentale est un exemple particulièrement intéressant de régulation épigénétique, puisque dans la même cellule, l'un des deux allèles parentaux est réprimé de façon stable par des modifications épigénétiques alors que l'autre allèle est maintenu à l'état actif. Cette régulation spécifique de l'allèle dépend entièrement du fait que l'allèle est hérité de la mère ou du père. Les gènes soumis à empreinte sont souvent répartis en « cluster » de gènes dont la taille varie de 20 kb à 3,7 Mb d'ADN, bien qu'il existe quelques exemples de gènes isolés (Barlow et al, 2014). Depuis la découverte des mécanismes d’empreinte, environ 130 gènes murins et 80 gènes humains ont été identifiés. Chez les animaux d’élevage, seuls 25, 21 et 14 gènes soumis à empreinte ont été validés expérimentalement chez les bovins, les porcs et les ovins, respectivement (http://www.geneimprint.com/). Des études récentes suggèrent que la conservation de ces gènes atypiques chez les mammifères est plus limitée qu'on ne le pensait initialement (Monk et al., 2006). Par exemple, le gène DLX5 présente une expression maternelle chez le porc et l’homme alors qu’une expression bi-allélique est observée chez la souris. Bien qu'il existe des données sur les mécanismes d’empreinte parentale chez les animaux d’élevage (O’Doherty et al., 2015), tous les loci identifiés jusqu'à présent ont été mis en évidence par comparaison avec les régions orthologues humaine et/ou murine. Une approche sans a priori des gènes à étudier fait donc défaut à ce jour.

Mécanismes épigénétiques intergénérationnels mis en œuvre dans l'adaptation des animaux aux changements environnementaux chez la poule

Contexte
Le changement climatique, les contraintes économiques et les préoccupations sociales pour une agriculture durable vont fortement influencer les systèmes de production animale. La volaille est une source majeure de protéines pour l'alimentation humaine partout dans le monde. Améliorer les capacités d'adaptation des poulets à la variabilité du climat et de l'alimentation est une exigence pour nourrir une population humaine en croissance constante. Il manque actuellement une compréhension globale du contrôle génétique de la tolérance à la chaleur chez les poulets. Par ailleurs, la qualité des aliments est susceptible de fluctuer en raison de contraintes économiques. De plus en plus d'études, y compris chez les oiseaux, démontrent l'implication de phénomènes épigénétiques (modifications de l'expression des gènes, transmissibles par mitose et/ou méiose, sans modification de la séquence d'ADN {Feil, 2011 #81}) dans l'influence de l'environnement sur les phénotypes, sur une ou plusieurs générations {Guerrero-Bosagna, 2018 #19}.

Développement d’un modèle d’organoïdes pour étudier l’action du microbiote sur l’épithélium intestinal

Contexte du travail de stage
A la naissance, l’appareil digestif est colonisé par une vaste communauté de microorganismes constituant le microbiote intestinal. Le développement morphologique et fonctionnel de la muqueuse dans la période postnatale est en partie guidé par les bactéries présentes dans la lumière de l’intestin. Le microbiote contribue notamment à la mise en place de la barrière épithéliale et limite ainsi les infections entériques et l’inflammation digestive. Néanmoins, les mécanismes impliqués dans l’action des bactéries sur la maturation épithéliale ne sont pas totalement connus. Nous formulons l’hypothèse que les métabolites produits par le microbiote constituent le support moléculaire de ses effets sur l’épithélium. Au laboratoire, nous avons récemment observé chez le lapin (espèce modèle de développement intestinal) que la maturation postnatale de l’épithélium s’accompagne de variations marquées de la production de métabolites par le microbiote. Nous souhaitons désormais démontrer de manière directe l’implication de ces métabolites bactériens dans la mise en place de la fonction barrière épithéliale. Pour cela, nous proposons de développer un modèle d’organoïdes générés à partir de cryptes intestinales de lapins. Ce modèle complexe d’épithélium cultivé in vitro permettra de tester les effets des métabolites bactériens suspectés de contribuer à la maturation épithéliale.

Déterminisme génétique des patrons de recombinaison dans une population admixée

Contexte

La recombinaison est un processus biologique fondamental dont les caractéristiques fines et le déterminisme génétique peuvent être étudiés grâce à des données de génotypage dense. En ce qui concerne les mammifères, les premières études génomiques de la recombinaison ont été effectuées chez l’homme et la souris il y une dizaine d’années et ont démontré plusieurs phénomènes importants:
1. Les crossing-overs ne se répartissent pas de façon homogène sur le génome, en particulier à l’échelle de la kilobase. De petites régions génomiques nommées points chauds de recombinaison sont extrêmement enrichies en crossing overs lors des méioses.
2. Il est possible de caractériser la variabilité individuelle dans le processus de recombinaison, d’une part de par son intensité (nombre de crossing over par méiose) et d’autre part de par sa répartition sur le génome.
A partir de cette caractérisation il est possible de démontrer que la variabilité de ces deux phénotypes est soumise à un contrôle génétique et de détecter des QTLs de recombinaison.

Détection de mutations létales chez les ovins. Mise en évidence de segments chromosomiques homozygotes à partir d’informations moléculaires haute densité (60 000 SNP).

Chez les animaux d’élevage, la sélection génomique est en train de révolutionner l’amélioration génétique. Cette sélection est basée sur la prédiction d’une valeur génétique de l’animal grâce à l’analyse d’un grand nombre de marqueurs génétiques de type SNP (Single Nucleotide Polymorphism). L’avantage de cette sélection est qu’elle peut être réalisée dès la naissance des animaux sans attendre l’information tirée des performances de ses descendants. Mais pour cela, les effets des marqueurs sont prédits dans une population de référence préalablement phénotypée et génotypée.

Pour les ovins, nous disposons de milliers de données de référence (génotype et phénotype) obtenues à partir d’animaux de races laitières Lacaune (10000) et Manech tête rousse (4000) que l’on souhaite analyser au cours de ce stage pour l’identification spécifique de mutations létales. En effet, il est bien connu que dans toutes populations ségrégent des mutations qui, à l’état homozygote, altèrent le développement de l’embryon ou du très jeune animal. Ceci a pour conséquence une baisse de la fertilité. Certaines de ces mutations sont pourtant conservées à l’état hétérozygote dans le temps chez les populations car elles peuvent présenter un autre avantage sélectif, comme une production laitière améliorée par exemple.
L’objectif de ce stage est d’identifier et de valider fonctionnellement ces mutations létales.

Epigénétique transgénérationnelle : analyse de l'influence de l'environnement embryonnaire sur les générations ultérieures chez la caille

Contexte
S'il a été démontré que l'épigénétique est responsable d'une partie de la variabilité des caractères complexes liés aux interactions avec l'environnement (Feil and Fraga 2011, Skinner 2015), la contribution réelle de l'épigénétique à la variabilité phénotypique reste à évaluer. Ces dernières années, un nombre croissant d'études ont révélé que l'information épigénétique peut être transmise d'une génération à l'autre (Miska and Ferguson-Smith 2016), mais un débat subsiste sur la façon dont les marques épigénétiques acquises lors d'expositions environnementales pourraient être transmises au-delà des générations exposées (Jablonka and Raz 2009, Heard and Martienssen 2014). La caille constitue un modèle idéal chez les oiseaux pour de telles études transgénérationnelles, grâce à son temps de génération court, à des procédures d'élevage bien établies et à un assemblage génomique de qualité facilitant ensuite les analyses moléculaires par séquençage haut-débit.

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