Thèse Analyse Génotype-Phénotype à Grande Échelle chez les Poissons H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Ecole normale supérieure - PSL École doctorale : Sciences du Vivant Laboratoire de recherche : Institut de Biologie de l'École Normale Supérieure Direction de la thèse : Hugues ROEST CROLLIUS ORCID 000000028209173X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-10T23:59:59 Un des grands enjeux de la génomique actuelle est de comprendre l'évolution des génomes, pour faire le lien entre le génotype et les phénotypes à travers le prisme de l'évolution et de l'adaptation des espèces. La génomique comparative bénéficie aujourd'hui d'un apport phénoménal de données nouvelles, grâce aux grands projets de séquençage de la biodiversité sous l'égide du Earth Biogenome Project, dont fait partie ATLASea, co-dirigé par H. Roest Crollius (encadrant de la thèse). ATLASea a pour but de prélever des milliers de spécimens d'espèces eucaryotes marine, de séquencer le génome de 4500 d'entre elles à un très haut niveau de qualité, et de réaliser des analyses de génomes évolutive, d'annotation de voies métaboliques, et d'études des écosystèmes marins (https://www.atlasea.fr). Depuis plusieurs années, l'équipe s'intéresse particulièrement aux génomes de poissons, qui ont subi une duplication complète du génome avant la grande radiation des Téléostéens, à l'origine d'environ 30 000 espèces actuelles. Ces données massives constituent un matériau idéal pour identifier des relations génotype-phénotype en mobilisant des approches de génomique « forward » ou « reverse » [1-3], consistant à associer des signatures génomiques à des changements phénotypiques. Le projet de thèse s'appuiera sur l'expertise de l'équipe en bioinformatique et en génomique comparative des poissons afin de développer et appliquer ces stratégies à des cas connus d'évolution convergente chez les Téléostéens. L'évolution convergente - où un même phénotype apparaît indépendamment dans plusieurs lignées - constitue un cadre particulièrement puissant pour identifier des relations génotype-phénotype, car elle repose sur des observations répliquées naturellement. De nombreux exemples sont documentés chez les poissons, notamment :
- L'émergence de l'amphibiosité,
- L'émergence de la viviparité,
- des adaptations d'osmorégulation,
- L'émergence de l'endothermie,
- des durées de vie extrêmement courtes ou longues,
- la perte de la vessie natatoire, de l'estomac, des écailles ou des nageoires.
Une approche plus exploratoire sur l'évolution morphologique sera également testée, à l'aide de données collectée dans les bases de données FishBase et Encyclopedy of Life (EOL).
L'approche consistera à construire des jeux de données de référence comprenant :
- des phylogénies de gènes codant pour des protéines,
- des familles d'éléments non codants conservés (CNE).
Plus de 600 génomes de poissons de haute qualité sont actuellement disponibles et fourniront les données nécessaires pour établir des sous-ensembles pertinents (familles de gènes, alignements multiples de génomes, etc.).
Lorsque aucun élément génomique spécifique (gène ou CNE) ne pourra être directement associé à un phénotype d'intérêt via des schémas discrets de rétention ou de perte, deux stratégies complémentaires seront mises en oeuvre afin d'élargir le spectre des déterminants génétiques considérés :
1. Extension du contexte biologique
Les annotations fonctionnelles (Gene Ontology, voies métaboliques, relations de paralogie) seront utilisées pour replacer les gènes dans un cadre fonctionnel élargi.
2. Analyse des variations continues des taux d'évolution moléculaire
Plutôt que de se limiter à une logique binaire présence/absence, un signal continu de variation des taux d'évolution sera mesuré le long des phylogénies, afin de détecter des accélérations ou des contraintes évolutives associées aux phénotypes étudiés.
Ce projet offre une opportunité exceptionnelle de tirer parti de l'abondance croissante de génomes de haute qualité produits par les grands programmes de séquençage de la biodiversité, afin d'explorer de manière intégrée les bases génétiques de l'innovation phénotypique chez les poissons.
Un des grands enjeux de la génomique actuelle est de comprendre l'évolution des génomes, pour faire le lien entre le génotype et les phénotypes à travers le prisme de l'évolution et de l'adaptation des espèces. La génomique comparative bénéficie aujourd'hui d'un apport phénoménal de données nouvelles, grâce aux grands projets de séquençage de la biodiversité sous l'égide du Earth Biogenome Project, dont fait partie ATLASea, co-dirigé par H. Roest Crollius (encadrant de la thèse). ATLASea a pour but de prélever des milliers de spécimens d'espèces eucaryotes marine, de séquencer le génome de 4500 d'entre elles à un très haut niveau de qualité, et de réaliser des analyses de génomes évolutive, d'annotation de voies métaboliques, et d'études des écosystèmes marins (https://www.atlasea.fr). trouver des séquences de gènes ou des séquences de régulation statistiquement associées à des changements récurrents dans des phénotypes documentés dans la littérature ou découverts dans le projet. Analyses bioinformatiques pour formater et structurer les données de génomes, gènes, séquences conservées, phénotypes. Analyses statistiques à l'aide d'outils développés par ailleurs afin de découvrir des corrélations significatives entre des séquences et des phénotypes. Analyses biologiques à l'aide de la littérature afin d'interpréter les résultats obtenus.