En savoir plus

Mieux comprendre la relation génotype-phénotype

Depuis l’émergence des nouvelles technologies de séquençage au début des années 2010, notre connaissance des génomes ne cesse de progresser et ouvre la voie à une meilleure compréhension de la relation génotype-phénotype. Au-delà des enjeux liés à l’acquisition de nouvelles connaissances fondamentales sur la variation des phénotypes et leur plasticité, mieux comprendre cette relation entre génotype-phénotype chez les animaux d’élevage est un enjeu pour améliorer les prédictions génétiques et la sélection génomique. Il est aujourd'hui admis que les polymorphismes responsables de la variation des caractères complexes sont très majoritairement situés dans les régions non codantes du génome, qui a priori, régulent la quantité des transcrits des gènes. La variation de l’expression des gènes, contrôlée à la fois par la génétique et l’environnement, est donc une composante majeure de la relation génotype-phénotype.
Dans ce contexte et dans le cadre du projet international FAANG [1] associé au projet INRAE Fr-AgENCODE [2], nous nous intéressons aux gènes régulateurs de type ARN longs non codant (ARNlnc), supposés être des régulateurs importants par leur nombre, leurs mécanismes d’action et leurs propriétés variées (interaction avec l’ADN, les ARN ou encore les protéines). Nous avons récemment étendu l’annotation de référence Ensembl du génome de la poule [3], en ajoutant plus de 12 000 ARNlnc, portant leur nombre à environ 17 000, l'équivalent en nombre des gènes codant des protéines (PCG). Cet apport complexifie ainsi grandement le jeu de régulateurs pouvant moduler l’expression des gènes agissant directement sur les phénotypes.

Étude de la régulation de l’expression des gènes codant des protéines

Le premier objectif de cette thèse est d’apporter des connaissances nouvelles sur la régulation de l’expression des PCG et ARNlnc et sur l’action de régulation des derniers sur les premiers. La première étape est de poursuivre l’amélioration des connaissances des gènes du génome de la poule. La seconde étape est de fournir une liste des régions du génome (appelées eQTL) expliquant une partie de la variation des niveaux des transcrits, ceci en exploitant 250 RNA-seq (100 déjà existant) issus d’une lignée commerciale. Cette étude se fera par deux approches : d’une part par GWAS, méthode statistique recherchant les régions du génome associés à la variation des niveaux des transcrits, au sein d’une population ; d’autre part par une méthode visant à rechercher les gènes ayant une expression différentielle entre les deux allèles d’un même individu, reflet de l’existence d’un variant régulant l’expression du gène. Cette dernière méthode (appelé ASE) est devenue possible grâce aux données de RNA-seq.

Étude des gènes impliqués dans le métabolisme des lipides

Un intérêt particulier sera donné au transcriptome du foie, organe majeur de l'homéostasie énergétique, avec une priorisation des gènes impliqués dans le métabolisme des lipides, ce dernier étant associé à de nombreux caractères et/ou maladie d'importance que ce soit en agronomie ou en santé animale. En effet, dans un second temps, les régions eQTL détectées seront confrontées à des régions du génome (QTL) associées à des phénotypes plus ou moins complexes liés aux lipides allant de phénotypes élémentaires dans le tissu étudié (e.g. cholestérol et acides gras élémentaires du foie) à des phénotypes plus complexes mesurés au niveau de l’animal (e.g. adiposité corporelle).

Carte des régions régulatrices du génome et intérêt des approches eQTL

Cette thèse devrait d’une part fournir une carte des régions du génome régulant l’expression hépatique des gènes chez la poule et d’autre part évaluer, dans des cas plus ou moins favorables (phénotypes élémentaires vs. phénotypes complexes), l’intérêt des approches eQTL pour identifier des gènes responsables de la variation de phénotypes d’intérêt. De plus, parce que la poule et les mammifères ont divergé il y a 300 millions d'années, les gènes ARNlnc identifiés chez la poule comme régulateurs du métabolisme des lipides seront également recherchés chez l'homme et la souris dans le but d'identifier de nouveaux régulateurs du métabolisme des lipides, considérés comme majeurs car conservés à l'échelle de l'évolution.

Fabien Degalez travaille sur ce sujet de thèse depuis novembre 2020 pour une durée de 3 ans. Il est encadré par Sandrine Lagarrigue dans l’équipe génétique et génomique.

Contact

Fabien Degalez (doctorant) : fabien.degalez[at]inrae.fr
Sandrine Lagarrigue (directrice de thèse) : sandrine.lagarrigue[at]agrocampus-ouest.fr

Références

1. FAANG data portal. https://data.faang.org/#
2. FR-AgENCODE · functional annotation of livestock genomes. http://www.fragencode.org/
3. Jehl F, Muret K, Bernard M, Boutin M, Lagoutte L, Désert C, et al. An integrative atlas of chicken long non-coding genes and their annotations across 25 tissues. Scientific Reports. 2020;10:20457. [DOI]