Évolution des génomes mitochondriaux de plantes : approche de génomique comparative chez Zea mays et Beta vulgaris - CRISTAL-BONSAI Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Évolution des génomes mitochondriaux de plantes : approche de génomique comparative chez Zea mays et Beta vulgaris

Résumé

Several methods can be used to study genome evolution. Most of the time, genome evolution is studied through nucleotide sequence polymorphism. However, in some species, mutation rate is low and polymorphisms are mainly caused by chromosomal rearrangements. In such a case, chromosomal rearrangement is the only informative marker to study genome evolution. In this study, we focused on plant mitochondrial genome evolution at the structural level. Plant mitochondrial genomes have been described as highly rearranged, but no study has been conducted on their rearrangement evolution. We chose to analyze the diversity of plant mitochondrial genomes at the intraspecific level to work on a short evolutive scale, limiting rearrangement events among genomes. The study was conducted on two species : Zea mays and Beta vulgaris. Moreover, besides structural polymorphisms, plant mitochondrial genomes contain large number of duplicated elements which are not taken into account by rearrangement tools if orthologous and paralogous relations are not established. Based on the hypothesis that the duplicated elements were caused by tandem duplication events, we proposed a new approach to find, sort and differentiate duplicated elements. This method led to phylogenies based on rearrangement events consistent with phylogenies based on nucleotide sequences. The comparison of genome evolution between maize and beet allowed us to show the existence of different evolution histories and mechanisms between these two species. We also observed evolutionary differences at the intraspecific level, raising the question of sampling strategy when genomes are compared at the interspecific level.
L'étude de l'évolution des génomes peut être abordée par différentes stratégies. Généralement, les analyses reposent sur les polymorphismes de séquences. Cependant, il existe des génomes dont le taux de mutation est très faible et dont la principale source de polymorphisme provient de l'arrangement différent de leurs gènes le long des chromosomes. Les événements de réarrangements chromosomiques deviennent alors les seuls marqueurs utilisables pour retracer l'évolution de ces génomes. Nous nous sommes intéressés dans ce travail à l'analyse de l'évolution des génomes mitochondriaux d'espèces végétales au niveau de leur structure. En effet, ces génomes sont caractérisés par un faible taux de mutation et un taux élevé de réarrangements. Cette étude s'est portée à un niveau intraspécifique afin de limiter le nombre de réarrangements à analyser et sur deux espèces : Zea mays, le maïs, et Beta vulgaris, la betterave. Il s'avère, qu'en plus du polymorphisme de structure, ces génomes contiennent un grand nombre d'éléments dupliqués. Or les outils d'analyse d'événements de réarrangements ne permettent pas d'inclure les événements de duplication autrement qu'en distinguant les paralogues des orthologues, ce qu'il est particulièrement difficile à réaliser ici, du fait que les dupliqués sont identiques en séquence. Nous avons ici établi une stratégie basée sur l'hypothèse que les éléments dupliqués proviennent de duplications en tandem, permettant la reconnaissance, le tri et la distinction des éléments dupliqués. Cette méthode nous a conduits à proposer une histoire évolutive basée sur des réarrangements congruente avec les phylogénies de séquences. Les comparaisons entre génomes mitochondriaux de maïs et betteraves nous ont permis de montrer que des mécanismes évolutifs différents sont à l'origine de la diversité génomique observée. Nous avons également observé des différences évolutives entre les génomes à un niveau intraspécifique soulevant le problème d'échantillonnage lorsque l'on veut comparer des génomes à un niveau interspécifique.
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  • HAL Id : tel-00833144 , version 1

Citer

Aude Darracq. Évolution des génomes mitochondriaux de plantes : approche de génomique comparative chez Zea mays et Beta vulgaris. Bio-Informatique, Biologie Systémique [q-bio.QM]. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00833144⟩
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