Decades of population genetic research reveal the need for harmonization of molecular markers: the grey wolf Canis lupus as a case study

Following protection measures implemented since the 1970s, large carnivores are currently increasing in number and returning to areas from which they were absent for decades or even centuries. Monitoring programmes for these species rely extensively on non-invasive sampling and genotyping. However, attempts to connect results of such studies at larger spatial or temporal scales often suffer from the incompatibility of genetic markers implemented by researchers in different laboratories. This is particularly critical for long-distance dispersers, revealing the need for harmonized monitoring schemes that would enable the understanding of gene flow and dispersal dynamics. Based on a review of genetic studies on grey wolves Canis lupus from Europe, we provide an overview of the genetic markers currently in use, and identify opportunities and hurdles for studies based on continent-scale datasets. Our results highlight an urgent need for harmonization of methods to enable transnational research based on data that have already been collected, and to allow these data to be linked to material collected in the future. We suggest timely standardization of newly developed genotyping approaches, and propose that action is directed towards the establishment of shared single nucleotide polymorphism panels, next-generation sequencing of microsatellites, a common reference sample collection and an online database for data exchange. Enhanced cooperation among genetic researchers dealing with large carnivores in consortia would facilitate streamlining of methods, their faster and wider adoption, and production of results at the large spatial scales that ultimately matter for the conservation of these charismatic species.

Combining conservative and variable markers to inferthe evolutionary history of Prunus subgen. Amygdalus s.l.under domestication

The genus Prunus L. is large and economically important. However, phylogenetic relationships within Prunus at low taxonomic level, particularly in the subgenus Amygdalus L. s.l., remain poorly investigated. This paper attempts to document the evolutionary history of Amygdalus s.l. and establishes a temporal framework, by assembling molecular data from conservative and variable molecular markers. The nuclear s6pdh gene in combination with the plastid trnSG spacer are analyzed with bayesian and maximum likelihood methods. Since previous phylogenetic analysis with these markers lacked resolution, we additionally analyzed 13 nuclear SSR loci with the δµ2 distance, followed by an unweighted pair group method using arithmetic averages algorithm. Our phylogenetic analysis with both sequence and SSR loci confirms the split between sections Amygdalus and Persica, comprising almonds and peaches, respectively. This result is in agreement with biogeographic data showing that each of the two sections is naturally distributed on each side of the Central Asian Massif chain. Using coalescent based estimations, divergence times between the two sections strongly varied when considering sequence data only or combined with SSR. The sequence-only based estimate (5 million years ago) was congruent with the Central Asian Massif orogeny and subsequent climate change. Given the low level of differentiation within the two sections using both marker types, the utility of combining microsatellites and data sequences to address phylogenetic relationships at low taxonomic level within Amygdalus is discussed. The recent evolutionary histories of almond and peach are discussed in view of the domestication processes that arose in these two phenotypically-diverging gene pools: almonds and peaches were domesticated from the Amygdalus s.s. and Persica sections, respectively. Such economically important crops may serve as good model to study divergent domestication process in close genetic pool.

Characterization of thirty two microsatellite loci for three Atlanto-Mediterranean echinoderm species

Thirty two microsatellites were optimized from 454 pyrosequencing libraries for three Atlanto-Mediterranean echinoderms: Coscinasterias tenuispina, Echinaster sepositus and Arbacia lixula. We observed different frequency of microsatellite types (di-, tri-, tetra- and pentanucleotide) throughout the genome of the species, but no significant differences were observed in allele richness among different microsatellite repeats. No loci showed linkage disequilibrium. Heterozygosity deficit and departure from Hardy Weinberg equilibrium were observed for some loci, in two species, probably due to high levels of inbreeding. Heterozygosity excess observed in C. tenuispina could be explained by selection against homozygotes and/or outcrossing.

GENETIC ARCHITECTURE, EVOLUTION AND MAINTENANCE OF A COLOR CLINE AT A CONTINENTAL SCALE

On a geological time scale the conditions on earth are very variable and biological patterns (for example the distributions of species) are very dynamic. Understanding large scale patterns of variation observed today thus requires a deep understanding of the historical factors that drove their evolution. In this thesis, we reevaluated the evolution and maintenance of a continental color cline observed in the European barn owl (Tyto alba) using population genetic tools. The colour cline spans from south-est Europe where most individual have pure white underparts to north and east Europe where most individuals have rufous-brown underparts. Our results globally showed that the old scenario, stipulating that the color cline evolved by secondary contact of two color morphs (white and rufous) that evolved in allopatry during the last ice age has to be revised. We collected samples of about 700 barn owls from the Western Palearctic to establish the first population genetic data set for this species. Individuals were genotyped at 22 microsatellites markers, at one mitochondrial gene, and at a candidate color gene. The color of each individuals was assessed and their sex determined by molecular methods. We first showed that the genetic variation in Western Europe is very limited compared to the heritable color variation. We found no evidences of different glacial lineages, and showed that selection must be involved in the maintenance of the color cline (chapter 1). Using computer simulations, we demonstrated that the post-glacial colonization of Europe occurred from the Iberian Peninsula and that the color cline could not have evolved by neutral demographic processes during this colonization (chapter 2). Finally we reevaluated the whole history of the establishment of the Western Palearctic variation of the barn owl (chapter 3): This study showed that all Western European barn owls descend from white barn owls phenotypes from the Middle East that colonized the Iberian Peninsula via North-Africa. Following the end of the last ice age (20'000 years ago), these white barn owls colonized Western Europe and under selection a novel rufous phenotype evolved (during or after the colonization). An important part of the color variation could be explained by a single mutation in the melanocortin-1-receptor (MC1R) gene that appeared during or after the colonization. The colonization of Europe reached until Greece, where the rufous birds encountered white ones (which reached Greece from the Middle East over the Bosporus) in a secondary contact zone. Our analyses show that white and rufous barn owls in Greece interbreed only to a limited extent. This suggests that barn owls are at the verge of becoming two species in Greece and demonstrates that European barn owls represent an incipient ring species around the Mediterranean. The revisited history of the establishment of the European barn owl color cline makes this model system remarkable for several aspects. It is a very clear example of strong local adaptation that can be achieved despite high gene flow (strong color and MC1R differentiation despite almost no neutral genetic differentiation). It also offers a wonderful model system to study the interactions between colonization processes and selection processes which have, for now, been remarkably understudied despite their potentially ubiquitous importance. Finally it represents a very interesting case in the speciation continuum and appeals for further studying the amount of gene flow that occurs between the color morphs in Greece. -- Sur l'échelle des temps géologiques, les conditions sur terre sont très variables et les patrons biologiques (telle que la distribution des espèces) sont très dynamiques. Si l'on veut comprendre des patrons que l'on peut observer à large échelle aujourd'hui, il est nécessaire de d'abord comprendre les facteurs historiques qui ont gouverné leur établissement. Dans cette thèse, nous allons réévaluer, grâce à des outils modernes de génétique des populations, l'évolution et la maintenance d'un cline de couleur continental observé chez l'effraie des clochers européenne (Tyto alba). Globalement, nos résultats montrent que le scenario accepté jusqu'à maintenant, qui stipule que le cline de couleur a évolué à partir du contact secondaire de deux morphes de couleur (blanches et rousses) ayant évolué en allopatrie durant les dernières glaciations, est à revoir. Afin de constituer le premier jeu de données de génétique des populations pour cette espèce, nous avons récolté des échantillons d'environ 700 effraies de l'ouest Paléarctique. Nous avons génotypé tous les individus à 22 loci microsatellites, sur un gène mitochondrial et sur un autre gène participant au déterminisme de la couleur. Nous avons aussi mesuré la couleur de tous les individus et déterminé leur sexe génétiquement. Nous avons tout d'abord pu montrer que la variation génétique neutre est négligeable en comparaison avec la variation héritable de couleur, qu'il n'existe qu'une seule lignée européenne et que de la sélection doit être impliquée dans le maintien du cline de couleur (chapitre 1). Grâce à des simulations informatiques, nous avons démontré que l'ensemble de l'Europe de l'ouest a été recolonisé depuis la Péninsule Ibérique après les dernières glaciations et que le cline de couleur ne peut pas avoir évolué par des processus neutre durant cette colonisation (chapitre 2). Finalement, nous avons réévalué l'ensemble de l'histoire postglaciaire de l'espèce dans l'ouest Paléarctique (chapitre 3): l'ensemble des effraies du Paléarctique descendent d'effraie claire du Moyen-Orient qui ont colonisé la péninsule ibérique en passant par l'Afrique du nord. Après la fin de la dernière glaciation (il y a 20'000 ans), ces effraies claires ont colonisé l'Europe de l'ouest et ont évolués par sélection le phénotype roux (durant ou après la colonisation). Une part importante de la variation de couleur peut être expliquée par une mutation sur le gène MC1R qui est apparue durant ou juste après la colonisation. Cette vague de colonisation s'est poursuivie jusqu'en Grèce où ces effraies rousses ont rencontré dans une zone de contact secondaire des effraies claires (qui sont remontées en Grèce depuis le Moyen-Orient via le Bosphore). Nos analyses montrent que le flux de gènes entre effraies blanches et rousses est limité en Grèce, ce qui suggère qu'elles sont en passe de former deux espèces et ce qui montre que les effraies constituent un exemple naissant de spéciation en anneaux autour de la Méditerranée. L'histoire revisitée des effraies des clochers de l'ouest Paléarctique en fait un système modèle remarquable pour plusieurs aspects. C'est un exemple très claire de forte adaptation locale maintenue malgré un fort flux de gènes (différenciation forte de couleur et sur le gène MC1R malgré presque aucune structure neutre). Il offre également un très bon système pour étudier l'interaction entre colonisation et sélection, un thème ayant été remarquablement peu étudié malgré son importance. Et il offre finalement un cas très intéressant dans le « continuum de spéciation » et il serait très intéressant d'étudier plus en détail l'importance du flux de gènes entre les morphes de couleur en Grèce.

Genetic structure and diversity of Copaifera langsdorffii Desf. in Cerrado fragments of the São Paulo State, Brazil

The loss of large areas of Cerrado (Brazilian savanna) in Brazil can lead to reduced biodiversity and to the extinction of species. Therefore, the present study aimed to investigate the genetic fragility of populations of Copaifera langsdorffii Desf exposed to different anthropic conditions in fragments of Cerrado in the state of São Paulo. The study was carried out in two Experimental Stations operated by the Forest Institute (Assis and Itirapina), in one fully protected conservation unit (Pedregulho) and in one private property (Brotas). Analyses were conducted using leaf samples from 353 adult specimens and eight pairs of microsatellite loci. The number of alleles per locus ranged from 13 to 15 in all populations, but the mean number of effective alleles was approximately half this value (7.2 to 9-1). Observed heterozygosity was significant and lower than the expected in all populations. Consequently, all populations deviated from Hardy-Weinberg expected frequencies. Fixation indexes were significant for all populations, with the Pedregulho population having the lowest value (0.189) and Itirapina having the highest (0.283). The analysis of spatial genetic structure detected family structures at distance classes of 20 to 65 m in the populations studied. No clones were detected in the populations. Estimates of effective population size were low, but the area occupied by each population studied was large enough for conservation, medium and long term. Recent reductions or bottlenecks were detected in all four populations. Mean Gst’ (genetic divergence) indicated that most of the variation was within populations. Cluster structure analysis based on the genotypes detected K= 4 clusters with distinct allele frequencies patterns. The genetic differentiation observed among populations is consistent with the hypothesis of genetic and geographic isolation. Therefore, it is essential to adopt conservation strategies that raise the gene flow between fragments.

Genetic polymorphism of fifteen microsatellite loci in Brazilian (blue-egg Caipira) chickens

The purpose of this study was to investigate the genetic polymorphism of fifteen microsatellites loci in Brazilian (blue-egg Caipira) chickens. Samples were collected from 100 blue eggs of Caipira chickens from rural properties in the city of Dois Lajeados, RS. After DNA extraction, the fragments related to molecular markers LEI0248, LEI0221, LEI0214, LEI0192, LEI0217, LEI0254, LEI0194, LEI0212, MCW0371, ADL0278, LEI0234, MCW0183, MCW0216, MCW0330 and MCW0081 were obtained by polymerase chain reaction (PCR). The statistical analysis were carried out with the softwares ARLEQUIN 3.5 version and CERVUS 3.0.3 version. The allelic and genotypic frequencies, deviations from Hardy-Weinberg equilibrium, estimates of observed (HO) and expected (HE) heterozygosity and polymorphic information content (PIC) were obtained for each marker locus. A total of 186 alleles from 15 loci were obtained, with sizes ranging of 83 to 490 base pairs. The medium number of alleles was 12.4, the HE was 0.76±0.14 and HO was 0.49±0.21 and PIC was 0.706. The first conclusion is that the microsatellites used are polymorphic and can be used to genetic studies in chickens. The second is that the "Caipira" chicken (blue eggs) population investigated has a great genic variability, which makes than an important source of genetic resources for future animal breeding programs.

Microsatellite-dense genetic map: towards genome coverage in a tropical maize (Zea mays L.) population

Dense molecular genetic maps are used for an efficient quantitative trait loci (QTL) mapping and in the marker-assisted selection programs. A dense genetic map was generated with 139 microsatellite markers using 256 F2 plants generated by the crossing of two tropical maize inbred lines (L-02-03D and L-20-01F). This map presented 1,858.61 cM in length, where 10 linkage groups were found spanned, with an average interval of 13.47 cM between adjacent markers. Seventy seven percent of the maize genetic mapping bins were covered, which means an increase of 14% coverage in relation to the previous tropical maize maps. The results provide a more detailed and informative genetic map in a tropical maize population representing the first step to make possible the studies of genetic architecture to identify and map QTL and estimate their effects on the variation of quantitative traits, thus allowing the manipulation and use in tropical maize breeding programs.

Microsatellite instability and cytogenetic survey in myeloid leukemias

Microsatellites are short tandem repeat sequences dispersed throughout the genome. Their instability at multiple genetic loci may result from mismatch repair errors and it occurs in hereditary nonpolyposis colorectal cancer. This instability is also found in many sporadic cancers. In order to evaluate the importance of this process in myeloid leukemias, we studied five loci in different chromosomes of 43 patients, 22 with chronic myelocytic leukemia (CML) in the chronic phase, 7 with CML in blast crisis, and 14 with acute myeloid leukemia (AML), by comparing leukemic DNA extracted from bone marrow and constitutional DNA obtained from buccal epithelial cells. Only one of the 43 patients (2.1%), with relapsed AML, showed an alteration in the allele length at a single locus. Cytogenetic analysis was performed in order to improve the characterization of leukemic subtypes and to determine if specific chromosome aberrations were associated with the presence of microsatellite instability. Several chromosome aberrations were observed, most of them detected at diagnosis and during follow-up of the patients, according to current literature. These findings suggest that microsatellite instability is an infrequent genetic event in myeloid leukemias, adding support to the current view that the mechanisms of genomic instability in solid tumors differ from those observed in leukemias, where specific chromosome aberrations seem to play a major role.

Association of loss of heterozygosity with cytogenetic abnormalities in acute myeloid leukemia and myelodysplastic syndrome

Deletions on chromosomes 5 and 7 are frequently seen in myelodysplastic syndrome (MDS) and acute myeloid leukemia (AML). It is assumed that these deletions indicate loss of tumor suppressor genes on these chromosomes and until these tumor suppressor genes are identified, the functional consequences of these deletions and the molecular basis of these myeloid disorders cannot be completely understood. We evaluated loss of heterozygosity (LOH) in 44 patients (18 MDS and 26 AML, diagnosed according to WHO classification criteria) at diagnosis, using a four-microsatellite marker panel: an intragenic marker on the 7th intron of gene IRF-1 of the 5q31.1 region and three markers located inside the 7q31.1 region and correlated the LOH with karyotype abnormalities. The microsatellites chosen corresponded to chromosome regions frequently deleted in MDS/AML. The samples with Q (peak area) less than or equal to 0.50 were indicative of LOH. The percent of informative samples (i.e., heterozygous) for the intragenic microsatellite in gene IRF-1 and in loci D7S486, D7S515 and D7S522 were 66.6, 73.7, 75.5, and 48.8%, respectively. Cytogenetic abnormalities by G-banding were found in 36% (16/44) of the patients (2 of 18 MDS and 14 of 26 AML patients). We found a significantly positive association of the occurrence of LOH with abnormal karyotype (P < 0.05; chi-square test) and there were cases with LOH but the karyotype was normal (by G-banding). These data indicate that LOH in different microsatellite markers is possibly an event previous to chromosomal abnormalities in these myeloid neoplasias.

Genetic purity certificate in seeds of hybrid maize using molecular markers

One of the main features that confer high quality to the seed is its genetic purity, in which one of the major causes of contamination is the self-pollination of the female parent. Up to date, there is no accurate and fast methods for detecting such contamination. Thus, this work was carried out to certify the genetic purity in seeds of hybrid maize using different biochemical and DNA-based markers. Two single-cross hybrids and their parental lines derived from the maize breeding program at UFLA were evaluated by isoenzymatic pattern of alcohol dehydrogenase (ADH), esterase (EST), acid phosphatase (ACP), glutamate-oxaloacetate transaminase (GOT), malate dehydrogenase (MDH), isocitrate dehydrogenase (IDH), phosphoglucomutase (PGM), 6-phosphoglucomate dehydrogenase (PGDH), catalase (CAT) and ß-glucosidade (ßGLU) and by microsatellites markers. The enzymatic systems that were able to distinguish the hybrids from their parental line were the catalase, the isocitrate dehydrogenase and the esterase. The esterase showed a Mendelian segregation pattern for UFLA 8/3 hybrid, that enables a safer genetic purity certificate. Microsatellites were able to differentiate the hybrid lines and the respective parental lines. Moreover, this technique was fast, precise and without environment effects. For microsatellites, the amplification pattern was identical when young leaves or seeds were used as DNA source. The possibility of using seeds as DNA source would accelerate and facilitate the role process of the genetic purity analysis.

Transposable Elements Are a Significant Contributor to Tandem Repeats in the Human Genome

Sequence repeats are an important phenomenon in the human genome, playing important roles in genomic alteration often with phenotypic consequences. The two major types of repeat elements in the human genome are tandem repeats (TRs) including microsatellites, minisatellites, and satellites and transposable elements (TEs). So far, very little has been known about the relationship between these two types of repeats. In this study, we identified TRs that are derived from TEs either based on sequence similarity or overlapping genomic positions. We then analyzed the distribution of these TRs among TE families/subfamilies. Our study shows that at least 7,276 TRs or 23% of all minisatellites/satellites is derived from TEs, contributing ∼0.32% of the human genome. TRs seem to be generated more likely from younger/more active TEs, and once initiated they are expanded with time via local duplication of the repeat units. The currently postulated mechanisms for origin of TRs can explain only 6% of all TE-derived TRs, indicating the presence of one or more yet to be identified mechanisms for the initiation of such repeats. Our result suggests that TEs are contributing to genome expansion and alteration not only by transposition but also by generating tandem repeats.

Caractérisation clinique et génétique d’une nouvelle forme d’ataxie autosomique récessive dans la population québécoise

Les ataxies autosomiques récessives sont un groupe de troubles neurologiques hétérogènes caractérisés par une incoordination brute des mouvements musculaires impliquant le dysfonctionnement nerveux du cervelet qui coordonne le mouvement. Plusieurs formes héréditaires ont été décrites dont la plus connue : l’ataxie de Friedriech. Dans cette thèse nous rapportons l'identification et la caractérisation d’une nouvelle forme dans la population québécoise. L’ataxie récessive spastique avec leucoencéphalopathie (ARSAL; aussi connue comme l’ataxie autosomique récessive spastique de type 3 (SPAX3); OMIM 611390) est la deuxième ataxie spastique décrite dans la population canadienne française. En effet, près de 50 % de nos cas sont originaires de la région de Portneuf. En 2006, nous avons décrit les caractéristiques cliniques de cette nouvelle forme d’ataxie. Un premier criblage du génome entier, constitué de plus de 500 marqueurs microsatellites, a permis la localisation du locus sur le chromosome 2q33-34. Suite au séquençage de plus de 37 gènes candidats et afin de rétrécir cet intervalle candidat, nous avons utilisé une micro-puce d’ADN constituée de marqueurs SNP «single nucleotide polymorphism» et nous avons identifié un deuxième intervalle candidat de 0.658Mb au locus 2q33 dans lequel se trouvent moins de 9 gènes. L’identification et la caractérisation de ces mutations a nécessité l’utilisation de diverses technologies de pointe. Trois mutations (une délétion et deux réarrangements complexes) dans le gène mitochondrial tRNA-synthetase (MARS2) ont été identifiées dans notre cohorte. Nous émettons l’hypothèse que la nature des mutations complexes est responsable d’un dérèglement de la transcription du gène, ce qui a un impact néfaste sur la fonction mitochondriale et le tissu neuronal.

Caractérisation clinique et génétique d’une famille canadienne-française atteinte de la neuropathie héréditaire sensitive avec rétinite pigmentaire et ataxie

La complexité de l’étude des neuropathies héréditaires provient de leur hétérogénéité clinique et génétique et de la diversité des fibres composant les nerfs périphériques. Cette complexité se reflète dans les nombreuses classifications différentes. Les neuropathies héréditaires se classifient entre autres selon leur mode de transmission et leur atteinte sensitive, autonomique et motrice. Les neuropathies héréditaires sensitives et autonomiques (NHSA) se présentent avec une perte de la sensation distale aux membres, accompagnée d’autres manifestations selon le type de NHSA. L’étude des NHSA est facilitée lorsqu’il existe des grappes de familles originaires de régions du Québec où des effets fondateurs pour des maladies récessives ont déjà été identifiés. Nous avons recruté une grande famille canadienne-française originaire de Paspébiac dans la Baie-des-Chaleurs dans laquelle nous avons identifié quatre cas atteints d’une neuropathie héréditaire sensitive avec rétinite pigmentaire et ataxie (NHSRPA). Nous avons émis l’hypothèse que nous étions en présence d’une nouvelle forme de neuropathie héréditaire sensitive récessive à effet fondateur. Afin d’identifier la position chromosomique du gène muté responsable de la NHSRPA, nous avons tout d’abord complété un criblage du génome en génotypant des marqueurs microsatellites «single tandem repeat» (STR) sur des individus clés et nous avons ensuite procédé à une analyse de liaison génétique paramétrique. Ces études nous ont permis de lier cette famille au chromosome 1 et de définir un premier intervalle candidat de 6,7 Mb. Grâce à un génotypage de marqueurs «single nucleotide polymorphism» (SNP), nous avons réduit l’intervalle candidat à 5,3 Mb au locus 1q32,2-q32,3. Cette région contient 44 gènes candidats. Une revue plus fine de la littérature a fait ressortir qu’une famille espagnole et une américaine de souche hollandaise souffrant de la même maladie avaient déjà été liées au même locus. L’origine possiblement basque de notre famille gaspésienne nous a poussé à comparer l’haplotype porteur avec celui de la famille espagnole qui, quoi que gitane, provient du pays basque espagnol. Ces travaux ont démontré le partage d’une région de 203 kb. Afin de rétrécir davantage notre intervalle candidat, nous avons comparé les haplotypes des cas entre les deux familles et nous avons identifié un dernier intervalle candidat de 60 SNP au locus 1q32,3. Cette région ne contient que quatre gènes candidats dont le plus intéressant est le gène «activating transcription factor» (ATF3). À ce jour, aucune mutation n’a été trouvée dans le gène ATF3 et les gènes FAM71A, BATF3 et NSL1. Des expériences supplémentaires sont nécessaires afin d’identifier le gène muté responsable de la NHSRPA.

Genome wide search for genetic determinants of habitual alcohol, tobacco and coffee use, obesity-related traits, response to mental and physical stress and hemodynamic traits

Les habitudes de consommation de substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits cardiovasculaires associés seraient en partie reliés aux mêmes facteurs génétiques. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons effectué, chez 119 familles multi-générationnelles québécoises de la région du Saguenay-Lac-St-Jean, des études d’association et de liaison pangénomiques pour les composantes génétiques : de la consommation usuelle d’alcool, de tabac et de café, de la réponse au stress physique et psychologique, des traits anthropométriques reliés à l’obésité, ainsi que des mesures du rythme cardiaque (RC) et de la pression artérielle (PA). 58000 SNPs et 437 marqueurs microsatellites ont été utilisés et l’annotation fonctionnelle des gènes candidats identifiés a ensuite été réalisée. Nous avons détecté des corrélations phénotypiques significatives entre les substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits hémodynamiques. Par exemple, les consommateurs d’alcool et de tabac ont montré un RC significativement diminué en réponse au stress psychologique. De plus, les consommateurs de tabac avaient des PA plus basses que les non-consommateurs. Aussi, les hypertendus présentaient des RC et PA systoliques accrus en réponse au stress psychologique et un indice de masse corporelle (IMC) élevé, comparativement aux normotendus. D’autre part, l’utilisation de tabac augmenterait les taux corporels d’épinéphrine, et des niveaux élevés d’épinéphrine ont été associés à des IMC diminués. Ainsi, en accord avec les corrélations inter-phénotypiques, nous avons identifié plusieurs gènes associés/liés à la consommation de substances psychoactives, à la réponse au stress physique et psychologique, aux traits reliés à l’obésité et aux traits hémodynamiques incluant CAMK4, CNTN4, DLG2, DAG1, FHIT, GRID2, ITPR2, NOVA1, NRG3 et PRKCE. Ces gènes codent pour des protéines constituant un réseau d’interactions, impliquées dans la plasticité synaptique, et hautement exprimées dans le cerveau et ses tissus associés. De plus, l’analyse des sentiers de signalisation pour les gènes identifiés (P = 0,03) a révélé une induction de mécanismes de Potentialisation à Long Terme. Les variations des traits étudiés seraient en grande partie liées au sexe et au statut d’hypertension. Pour la consommation de tabac, nous avons noté que le degré et le sens des corrélations avec l’obésité, les traits hémodynamiques et le stress sont spécifiques au sexe et à la pression artérielle. Par exemple, si des variations ont été détectées entre les hommes fumeurs et non-fumeurs (anciens et jamais), aucune différence n’a été observée chez les femmes. Nous avons aussi identifié de nombreux traits reliés à l’obésité dont la corrélation avec la consommation de tabac apparaît essentiellement plus liée à des facteurs génétiques qu’au fait de fumer en lui-même. Pour le sexe et l’hypertension, des différences dans l’héritabilité de nombreux traits ont également été observées. En effet, des analyses génétiques sur des sous-groupes spécifiques ont révélé des gènes additionnels partageant des fonctions synaptiques : CAMK4, CNTN5, DNM3, KCNAB1 (spécifique à l’hypertension), CNTN4, DNM3, FHIT, ITPR1 and NRXN3 (spécifique au sexe). Ces gènes codent pour des protéines interagissant avec les protéines de gènes détectés dans l’analyse générale. De plus, pour les gènes des sous-groupes, les résultats des analyses des sentiers de signalisation et des profils d’expression des gènes ont montré des caractéristiques similaires à celles de l’analyse générale. La convergence substantielle entre les déterminants génétiques des substances psychoactives, du stress, de l’obésité et des traits hémodynamiques soutiennent la notion selon laquelle les variations génétiques des voies de plasticité synaptique constitueraient une interface commune avec les différences génétiques liées au sexe et à l’hypertension. Nous pensons, également, que la plasticité synaptique interviendrait dans de nombreux phénotypes complexes influencés par le mode de vie. En définitive, ces résultats indiquent que des approches basées sur des sous-groupes et des réseaux amélioreraient la compréhension de la nature polygénique des phénotypes complexes, et des processus moléculaires communs qui les définissent.

Évidence génétique de populations sympatriques de la perchaude (Perca flavescens) dans le Lac Saint-Pierre

La perchaude (Perca flavescens) constitue une ressource socioéconomique de grande importance dans le Lac Saint-Pierre (Québec, Canada). Bien que ce lac fluvial soit désigné réserve de la biosphère par l’UNESCO, le statut de la perchaude est préoccupant. Afin de permettre à l’espèce de persister en fonction des diverses pressions anthropiques, il est important de comprendre sa dynamique populationnelle et les mécanismes qui en sont responsables. La perchaude est connue pour sa philopatrie ; le fait de toujours se reproduire à son site de naissance peut entraîner la subdivision d’une espèce en de multiples populations, où chacune pourra être pourvue d’adaptations locales distinctes. Il est possible d’étudier ces processus à l’aide des signaux génétiques associés à la reproduction des individus. Toutefois, une faible différentiation génétique entre les populations du Lac Saint-Pierre est envisagée en raison de la colonisation récente du système (moins de 8000 ans). L’objectif de cette étude est de déterminer s’il existe plusieurs populations de perchaude dans le Lac Saint-Pierre. Les simulations réalisées ont révélé que l’utilisation de marqueurs AFLP (amplified fragment length polymorphism), permettant une analyse globale du génome, affiche une meilleure détection de la différentiation des populations que celle des marqueurs microsatellites. Afin d’associer les individus à leur site de naissance, la méthode d’AFLP et des microsatellites ont été utilisées sur des larves capturées suite à l’éclosion des oeufs. Trois analyses distinctes d’AFLP ont indiqué une corrélation entre la composition génétique des individus et des sites géographiques, confirmant ainsi la présence de plusieurs populations sympatriques dans le Lac Saint-Pierre, découlant vraisemblablement de la philopatrie de l’espèce. L’absence de différentiation génétique relatée par les marqueurs microsatellites vient confirmer l’importance du choix des marqueurs génétiques. Bien que la différentiation génétique observée soit relativement faible, la gestion de la perchaude devrait tenir compte de la dynamique des populations distinctes dans ce système.