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Projet clos

Approche de phylogénie intégrative pour la reconstruction de génomes ancestraux (ANCESTROME)


Action : Bio-informatique


N° de convention : 10-BINF-0001

Informations générales

  • Référence projet : 10-BINF-0001
  • RST : Vincent DAUBIN
  • Etablissement Coordinateur : Université de Lyon I (Claude Bernard)
  • Région du projet : Auvergne-Rhône-Alpes
  • Discipline : 5 - Bio Med
  • Aide allouée : 2 200 000 €
  • Date de début du projet : 01/01/2012
  • Date de fin du projet : 31/12/2017
  • Site web du projet : http://ancestrome.univ-lyon1.fr/
  • Mots clés : Evolution Moléculaire ; phylogénie ; génomes ; traits d'histoire de vie

Résumé du projet

La Biologie est une science historique. Le monde vivant tel que nous le connaissons est le résultatd'un processus évolutif qui démarra il y a plus de trois milliards d'années. Cette histoire est laclef de la compréhension du fonctionnement des organismes et des relations qu'ils tissent avecleur environnement. Mais il y a encore plusieurs histoires à reconstruire en biologie, souventdisjointes, selon que l'on s'intéresse à l'écologie des espèces, à leur phylogénie, à celle des génomes, oucelle des gènes.Ce projet a pour but d'intégrer les différentes échelles d'observation du vivant (du gène àl’écosystème) dans un même modèle afin d’en comprendre les dépendances. Nous proposons dereconstruire les génomes ancestraux des espèces actuelles, entendus non seulement comme desensembles de gènes, mais comprenant aussi une structure, un réseau de régulation, le tout en interactionavec l'environnement biotique et abiotique. Quatre types de données sur les génomes actuels etancestraux seront intégrées : (i) le contenu en gènes, et par extension les capacités métaboliques desgénomes, (ii) les séquences des gènes, (iii) leur organisation sur les chromosomes, (iv) les traitsd'histoire de vie des organismes et leurs relations écologiques. La somme de ces informations permetla reconstitution d'un arbre du vivant, dont les noeuds sont associés à des états ancestraux, et lesbranches à des événements évolutifs concernant ces différents niveaux d'organisation.Ce projet rassemble un groupe unique d'experts de renommée internationale en génomique comparée,phylogénie, algorithmique, modélisation, génétique des populations et biologie évolutive. Il regroupequatre laboratoires partenaires à l’université Lyon 1, l’université Montpellier 2, l’ENS-Paris etl’institut Pasteur-Paris, qui correspondent, à environ une cinquantaine de chercheurs, ingénieurs et doctorants. Son organisation est divisée en sept parties, chacunecoordonnée par un spécialiste du domaine correspondant et impliquant plusieurs des laboratoiresparticipants.Le projet Ancestrome a opéré un saut qualitatif dans l'analyse évolutive des génomes, en développant de nouvelles méthodes intégratives en phylogénie pour intégrer les dépendance entre les différents niveaux d’organisation du vivant. A l’issue du projet Ancestrome, nous disposons de méthodes intégratives qui permettent de tracer conjointement l'histoire des génomes, des gènes, de reconstruire l’histoire des chromosomes, de retracer l’évolution de certains traits d’histoire de vie, comme la température optimale de croissance chez les bactéries ou la longévité et la masse chez les amniotes et de dater des événements de spéciation anciens chez les bactéries. Nous utilisons pour la datation en particulier l'évolution des séquences et les transferts horizontaux de gènes, qui ont longtemps été considérés comme des obstacles à la reconstruction phylogénétique, et dont nous exploitons finalement les signaux nombreux et ténus qu'ils ont transmis jusqu'à l'époque présente. Nous avons donc commencé à reconstituer des ensembles de gènes ancestraux et à étudier la manière dont ils ont évolué en relation avec les traits d’histoire de vie. Parmi les résultats marquant du projet, de nombreuses avancées méthodologique sur les méthodes de reconstruction de l’histoire du vivant, et d’analyse des mécanismes évolutifs, mais également des résultats biologiques sur l’histoire de différents groupes de bactéries (cyanobactéries, protéobactéries, firmicutes, etc…), des archées, des champignons, des oiseaux ou des mammifères et sur l’évolution de grandes fonctions biologiques.

(L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.)