Algorithmes pour la reconstruction de génomes ancestraux

L’inférence de génomes ancestraux est une étape essentielle pour l’étude de l’évolution des génomes. Connaissant les génomes d’espèces éteintes, on peut proposer des mécanismes biologiques expliquant les divergences entre les génomes des espèces modernes. Diverses méthodes visant à résoudre ce problème existent, se classant parmis deux grandes catégories : les méthodes de distance et les méthodes de synténie. L’état de l’art des distances génomiques ne permettant qu’un certain répertoire de réarrangements pour le moment, les méthodes de synténie sont donc plus appropriées en pratique. Nous proposons une méthode de synténie pour la reconstruction de génomes ancestraux basée sur une définition relaxée d’adjacences de gènes, permettant un contenu en gène inégal dans les génomes modernes causé par des pertes de gènes de même que des duplications de génomes entiers (DGE). Des simulations sont effectuées, démontrant une capacité de former une solution assemblée en un nombre réduit de régions ancestrales contigües par rapport à d’autres méthodes tout en gardant une bonne fiabilité. Des applications sur des données de levures et de plantes céréalières montrent des résultats en accord avec d’autres publications, notamment la présence de fusion imbriquée de chromosomes pendant l’évolution des céréales.

Étude de l’évolution des génomes par duplications, pertes et réarrangements

La duplication est un des évènements évolutifs les plus importants, car elle peut mener à la création de nouvelles fonctions géniques. Durant leur évolution, les génomes sont aussi affectés par des inversions, des translocations (incluant des fusions et fissions de chromosomes), des transpositions et des délétions. L'étude de l'évolution des génomes est importante, notamment pour mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués, les types d'évènements qui sont les plus fréquents et quels étaient les contenus en gènes des espèces ancestrales. Afin d'analyser ces différents aspects de l'évolution des génomes, des algorithmes efficaces doivent être créés pour inférer des génomes ancestraux, des histoires évolutives, des relations d'homologies et pour calculer les distances entre les génomes. Dans cette thèse, quatre projets reliés à l'étude et à l'analyse de l'évolution des génomes sont présentés : 1) Nous proposons deux algorithmes pour résoudre des problèmes reliés à la duplication de génome entier : un qui généralise le problème du genome halving aux pertes de gènes et un qui permet de calculer la double distance avec pertes. 2) Nous présentons une nouvelle méthode pour l'inférence d'histoires évolutives de groupes de gènes orthologues répétés en tandem. 3) Nous proposons une nouvelle approche basée sur la théorie des graphes pour inférer des gènes in-paralogues qui considère simultanément l'information provenant de différentes espèces afin de faire de meilleures prédictions. 4) Nous présentons une étude de l'histoire évolutive des gènes d'ARN de transfert chez 50 souches de Bacillus.

Quelques réflexions sur le rôle de l’histoire dans la détermination des droits ancestraux ou issus de traités

La jurisprudence portant sur les droits ancestraux ou issus de traités des peuples autochtones fait peu de place aux ordres juridiques antérieurs à la création de colonies françaises ou anglaises. Les tribunaux s’accordent d’ailleurs une très grande discrétion dans l’utilisation de ces normes ; ils assurent également la prééminence du système juridique canadien. Ils ménagent toutefois un meilleur accueil aux récits traditionnels qui sont susceptibles de constituer des éléments de preuve. Par ailleurs, antérieurement au XIXe siècle, les peuples autochtones jouissent de droits de nature internationale ; les traités conclus avec eux résultent souvent de négociations orales. Les droits qui en résultent sont maintenant constitutionnalisés, ce qui écarte certaines conceptions de l’époque comme celle voulant que les gouvernements étaient libres de faire abstraction de ces engagements. Par ailleurs, les litiges actuels soulèvent des questions qui n’étaient pas susceptibles de se poser il y a deux siècles. Dans ces conditions, l’histoire ne peut fournir de réponses définitives ou univoques.

De la consultation des peuples autochtones : structure institutionnelle d'un dialogue appelé à renouveler la notion des droits ancestraux : essai fondé sur la jurisprudence de la Cour suprême du Canada (1984-2004) et la théorie du droit

Le présent mémoire est consacré à l'étude de l'obligation faite à l'État canadien de consulter les autochtones lorsqu'il envisage de prendre des mesures portant atteinte à leurs droits et intérêts. On s'y interroge sur le sens que peut avoir cette obligation, si elle n'inclut pas celle de s'entendre avec les autochtones. Notre étude retrace d'abord l'évolution de l'obligation de consulter dans la jurisprudence de la Cour suprême du Canada, pour se pencher ensuite sur l'élaboration d'un modèle théorique du processus consultatif. En observant la manière dont la jurisprudence relative aux droits ancestraux a donné naissance à l'obligation de consulter, on constate que c'est en s'approchant au plus près de l'idée d'autonomie gouvernementale autochtone - soit en définissant le titre ancestral, droit autochtone à la terre elle-même - que la Cour a senti le besoin de développer la consultation en tant que véritable outil de dialogue entre l'État et les Premières nations. Or, pour assurer la participation réelle des parties au processus de consultation, la Cour a ensuite dû balancer leur rapport de forces, ce qu'elle a fait en admettant le manque de légitimité du pouvoir étatique sur les autochtones. C'est ainsi qu'après avoir donné naissance au processus de consultation, la jurisprudence relative aux droits ancestraux pourrait à son tour être modifiée substantiellement par son entremise. En effet, l'égalité qu'il commande remet en question l'approche culturaliste de la Cour aux droits ancestraux, et pourrait l'amener à refonder ces droits dans le principe plus égalitaire de continuité des ordres juridiques autochtones. Contrairement à l'approche culturaliste actuelle, ce principe fait place à la reconnaissance juridique de l'autonomie gouvernementale autochtone. La logique interne égalitaire du processus de consultation ayant ainsi été exposée, elle fait ensuite l'objet d'une plus ample analyse. On se demande d'abord comment concevoir cette logique sur le plan théorique. Ceci exige d'ancrer la consultation, en tant qu'institution juridique, dans une certaine vision du droit. Nous adoptons ici celle de Lon Fuller, riche de sens pour nos fins. Puis, nous explicitons les principes structurants du processus consultatif. Il appert de cette réflexion que l'effectivité de la consultation dépend de la qualité du dialogue qu'elle engendre entre les parties. Si elle respecte sa morale inhérente, la consultation peut générer une relation morale unique entre les autochtones et l'État canadien. Cette relation de reconnaissance mutuelle est une relation de don.

Identification et caractérisation de facteurs impliqués dans la réplication et la stabilité des génomes des organelles de plantes

Comparativement au génome contenu dans le noyau de la cellule de plante, nos connaissances des génomes des deux organelles de cette cellule, soit le plastide et la mitochondrie, sont encore très limitées. En effet, un nombre très restreint de facteurs impliqués dans la réplication et la réparation de l’ADN de ces compartiments ont été identifiés à ce jour. Au cours de notre étude, nous avons démontré l’implication de la famille de protéines Whirly dans le maintien de la stabilité des génomes des organelles. Des plantes mutantes pour des gènes Whirly chez Arabidopsis thaliana et Zea mays montrent en effet une augmentation du nombre de molécules d’ADN réarrangées dans les plastides. Ces nouvelles molécules sont le résultat d’une forme de recombinaison illégitime nommée microhomology-mediated break-induced replication qui, en temps normal, se produit rarement dans le plastide. Chez un mutant d’Arabidopsis ne possédant plus de protéines Whirly dans les plastides, ces molécules d’ADN peuvent même être amplifiées jusqu’à cinquante fois par rapport au niveau de l’ADN sauvage et causer un phénotype de variégation. L’étude des mutants des gènes Whirly a mené à la mise au point d’un test de sensibilité à un antibiotique, la ciprofloxacine, qui cause des bris double brin spécifiquement au niveau de l’ADN des organelles. Le mutant d’Arabidopsis ne contenant plus de protéines Whirly dans les plastides est plus sensible à ce stress que la plante sauvage. L’agent chimique induit en effet une augmentation du nombre de réarrangements dans le génome du plastide. Bien qu’un autre mutant ne possédant plus de protéines Whirly dans les mitochondries ne soit pas plus sensible à la ciprofloxacine, on retrouve néanmoins plus de réarrangements dans son ADN mitochondrial que dans celui de la plante sauvage. Ces résultats suggèrent donc une implication pour les protéines Whirly dans la réparation des bris double brin de l’ADN des organelles de plantes. Notre étude de la stabilité des génomes des organelles a ensuite conduit à la famille des protéines homologues des polymérases de l’ADN de type I bactérienne. Plusieurs groupes ont en effet suggéré que ces enzymes étaient responsables de la synthèse de l’ADN dans les plastides et les mitochondries. Nous avons apporté la preuve génétique de ce lien grâce à des mutants des deux gènes PolI d’Arabidopsis, qui encodent des protéines hautement similaires. La mutation simultanée des deux gènes est létale et les simples mutants possèdent moins d’ADN dans les organelles des plantes en bas âge, confirmant leur implication dans la réplication de l’ADN. De plus, les mutants du gène PolIB, mais non ceux de PolIA, sont hypersensibles à la ciprofloxacine, suggérant une fonction dans la réparation des bris de l’ADN. En accord avec ce résultat, la mutation combinée du gène PolIB et des gènes des protéines Whirly du plastide produit des plantes avec un phénotype très sévère. En définitive, l’identification de deux nouveaux facteurs impliqués dans le métabolisme de l’ADN des organelles nous permet de proposer un modèle simple pour le maintien de ces deux génomes.

L'autonomie personnelle au cœur des droits ancestraux: Sub qua lege vivis?

Cette étude a pour objet de démontrer qu’un des effets, peut être le plus insoupçonné, de la reconnaissance constitutionnelle des droits ancestraux des peuples autochtones est de mettre à mal l’hégémonie du territoire dans notre manière de penser la gouvernance autochtone contemporaine. Il s’agit ici de faire valoir que le régime des droits ancestraux mis en place par la Cour suprême en s’appuyant sur l’article 35 de la Loi constitutionnelle de 19821 fait apparaître les prémices d’un véritable ordre autonome autochtone fondé en grande partie sur le principe de personnalité – c’est-à-dire sur le rattachement personnel des individus au groupe – plutôt que sur le principe de territorialité qui, depuis l’avènement de l’État, fonde la puissance publique sur le contrôle d’un espace linéairement circonscrit.

Probabilité et temps de fixation à l’aide de processus ancestraux

Ce mémoire analyse l’espérance du temps de fixation conditionnellement à ce qu’elle se produise et la probabilité de fixation d’un nouvel allèle mutant dans des populations soumises à différents phénomènes biologiques en uti- lisant l’approche des processus ancestraux. Tout d’abord, l’article de Tajima (1990) est analysé et les différentes preuves y étant manquantes ou incomplètes sont détaillées, dans le but de se familiariser avec les calculs du temps de fixa- tion. L’étude de cet article permet aussi de démontrer l’importance du temps de fixation sur certains phénomènes biologiques. Par la suite, l’effet de la sé- lection naturelle est introduit au modèle. L’article de Mano (2009) cite un ré- sultat intéressant quant à l’espérance du temps de fixation conditionnellement à ce que celle-ci survienne qui utilise une approximation par un processus de diffusion. Une nouvelle méthode utilisant le processus ancestral est présentée afin d’arriver à une bonne approximation de ce résultat. Des simulations sont faites afin de vérifier l’exactitude de la nouvelle approche. Finalement, un mo- dèle soumis à la conversion génique est analysé, puisque ce phénomène, en présence de biais, a un effet similaire à celui de la sélection. Nous obtenons finalement un résultat analytique pour la probabilité de fixation d’un nouveau mutant dans la population. Enfin, des simulations sont faites afin de détermi- nerlaprobabilitédefixationainsiqueletempsdefixationconditionnellorsque les taux sont trop grands pour pouvoir les calculer analytiquement.

Développement de méthodes d'assemblage de génomes de novo adaptées aux bactéries endosymbiotes

Le but de ce projet était de développer des méthodes d'assemblage de novo dans le but d'assembler de petits génomes, principalement bactériens, à partir de données de séquençage de nouvelle-génération. Éventuellement, ces méthodes pourraient être appliquées à l'assemblage du génome de StachEndo, une Alpha-Protéobactérie inconnue endosymbiote de l'amibe Stachyamoeba lipophora. Suite à plusieurs analyses préliminaires, il fut observé que l’utilisation de lectures Illumina avec des assembleurs par graphe DeBruijn produisait les meilleurs résultats. Ces expériences ont également montré que les contigs produits à partir de différentes tailles de k-mères étaient complémentaires pour la finition des génomes. L’ajout de longues paires de lectures chevauchantes se montra essentiel pour la finition complète des grandes répétitions génomiques. Ces méthodes permirent d'assembler le génome de StachEndo (1,7 Mb). L'annotation de ce génome permis de montrer que StachEndo possède plusieurs caractéristiques inhabituelles chez les endosymbiotes. StachEndo constitue une espèce d'intérêt pour l'étude du développement endosymbiotique.

Nouvelles russes traduction française publiée par Louis Viardot - Tarass Boulba. Les mémoires d'un fou. La calèche. Un ménage d'autrefois. Le roi des Gnomes.

Mode of access: Internet.

Réarrangement de génomes par inversions et analyse de l'ensemble des solutions minimales

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude de l'évolution de la structure des génomes mitochondriaux chez les Euglenozoa

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Rôles des interactions entre loci dans l'organisation spatiale fonctionnelle et l'évolution des génomes de mammifères

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.