Offre de contrat doctoral

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Type de contrat:

CDD Doctorant/Offre de thèse


Description du sujet de thèse

Dynamique des éléments transposables : modélisation et approche biostatistique

Contexte scientifique

Les éléments transposables sont des séquences d’ADN répétées pouvant représenter une grande partie des génomes [1, 2]. Leur capacité à se déplacer et à s’amplifier en font des exemples convaincants de séquences dites «égoïstes», dont le mode de persistance ne dépend pas des avantages sélectifs conférés aux individus qui les portent [3, 4, 5].

Les éléments transposables sont connus pour franchir fréquemment les barrières entre espèces et envahir de nouveaux génomes après un transfert horizontal [6]. Cette invasion est rapide et difficile à suivre dans la nature, mais il est possible de la reproduire au laboratoire en conditions contrôlées, par une procédure d’évolution expérimentale [7]. Au laboratoire, nous avons mis en place un programme de recherche dédié à l’exploration de telles dynamiques chez l’espèce modèle Drosophila melanogaster, qui peut être génétiquement transformée pour y introduire des éléments transposables issus d’autres espèces. Une mouche porteuse d’un ou de plusieurs éléments actifs peut alors être introduite dans des populations expérimentales qui n’en contiennent pas, et le nombre, la fréquence, et la localisation des éléments peut alors être suivie par des méthodes de biologie moléculaire [8].

Projet de thèse

Nous recrutons un doctorant pour mener à bien l’analyse de ces données expérimentales. Le projet de thèse se décline en deux grands axes, un axe orienté vers la modélisation des dynamiques expérimentales et un axe vers la bio-informatique. L’axe modélisation consistera à mettre en place un modèle décrivant l’évolution du nombre et de la fréquence des copies d’éléments transposables dans des populations. Il s’inspirera des modèles traditionnels de la génétique des populations des éléments transposables [9,10], mais devra intégrer des mécanismes découverts récemment (comme la régulation épigénétique de la transposition par des petits ARN, [11]). Le modèle comportera nécessairement des facteurs stochastiques (dérive génétique, recombinaison, mutations, effets d’échantillonnage), et sera décliné en un modèle statistique qui servira à l’inférence de paramètres d’intérêt (taux de transposition et force de la régulation) à partir des données expérimentales.

L’axe bio-informatique consistera à assurer l’analyse des données issues du séquençage des populations expérimentales. Le doctorant devra identifier les nouveaux sites d’insertion des copies, ainsi que leurs fréquences dans les populations. Il devra ensuite appliquer des traitements statistiques existants (analyse de spectres de fréquences) ou éventuellement mettre en place de nouvelles méthodes afin d’analyser finement l’évolution de la distribution des éléments transposables au cours de l’invasion des génomes.

Profil

Nous recherchons un étudiant formé dans les domaines de la bio-informatique, des méthodes statistiques appliquées à la biologie, et de l’analyse de modèles dynamiques. Le candidat devra être autonome pour l’utilisation des outils informatiques et pour la programmation (les langages utilisés dans l’équipe sont R, Python, et C++). Une
expérience solide démontrant un intérêt réel dans le domaine de la biologie de l’évolution et de la génétique des populations est attendue. Une maitrise de l’anglais scientifique (écrit et parlé) est requise.

Références bibliographiques
[1] Wicker, T., Sabot, F., Hua-Van, A., Bennetzen, J. L., Capy, P., Chalhoub, B., … & Paux, E. (2007). A unified classification system for eukaryotic transposable elements. Nature Reviews Genetics, 8(12), 973.
[2] Hua-Van, A., Le Rouzic, A., Boutin, T. S., Filée, J., & Capy, P. (2011). The struggle for life of the genome’s selfish architects. Biology direct, 6(1), 19.
[3] Orgel, L. E., & Crick, F. H. (1980). Selfish DNA: the ultimate parasite.  Nature, 284(5757), 604.
[4] Doolittle, W. F., & Sapienza, C. (1980). Selfish genes, the phenotype paradigm and genome evolution. Nature, 284(5757), 601.
[5] Le Rouzic, A., & Capy, P. (2005). The first steps of transposable elements invasion: parasitic strategy vs. genetic drift. Genetics, 169(2), 1033-1043.
[6] Gilbert, C., & Feschotte, C. (2018). Horizontal acquisition of transposable elements and viral sequences: patterns and consequences. Current opinion in genetics & development, 49, 15-24.
[7] Kawecki, T. J., Lenski, R. E., Ebert, D., Hollis, B., Olivieri, I., & Whitlock, M. C. (2012). Experimental evolution. Trends in ecology & evolution, 27(10), 547-560.
[8] Robillard, É., Le Rouzic, A., Zhang, Z., Capy, P., & Hua-Van, A. (2016). Experimental evolution reveals hyperparasitic interactions among transposable elements. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(51), 14763-14768.
[9] Charlesworth, B., & Charlesworth, D. (1983). The population dynamics of transposable elements. Genetics Research, 42(1), 1-27.
[10] Le Rouzic, A., & Deceliere, G. (2005). Models of the population genetics of transposable elements. Genetics Research, 85(3), 171-181.
[11] Czech, B., & Hannon, G. J. (2016). One loop to rule them all: the ping-pong cycle and piRNA-guided silencing. Trends in biochemical sciences, 41(4), 324-337.

Contexte de travail
Le doctorant sera intégré au laboratoire Évolution, Génome, Comportement, et Écologie (UMR CNRS 9191) à Gif-sur-Yvette, et inscrit à l’école doctorale “Structure et Dynamique des Systèmes Vivants” de l’université Paris-Sud. La thèse se déroulera au sein du pôle “Évolution du Génome”, et sera dirigée par Aurélie Hua-Van (Maître de Conférences Université Paris-Sud) et Arnaud Le Rouzic (Chargé de Recherches CNRS).

Le projet de thèse est financé par l’ANR via le projet TRANSPHORIZON (2019-2022). Le doctorant disposera donc d’un environnement scientifique actif, et d’un budget de fonctionnement adéquat. Le projet ANR assurera également la production des donnéesexpérimentales (élevage, biologie moléculaire, et séquençage) sur lesquelles une partie du projet de thèse repose. L’équipe dispose d’une expérience conséquente sur les aspects expérimentaux, bio-informatiques, statistiques et théoriques ayant trait à l’étude de l’évolution des éléments transposables. Le laboratoire mettra à disposition du doctorant les ressources informatiques (stockage et calcul) nécessaires au bon déroulement de la thèse.