Estelle Rünneburger

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Doctorante
Membre de l’équipe IGGIPOP

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Thèmes de Recherche

Mon sujet de thèse porte sur l’évolution des réseaux de gènes, en utilisant notamment des approches théoriques (simulation informatiques) couplées à des analyses de génétique quantitative.

Les réseaux de gènes

Un réseau de gène peut être défini comme une représentation abstraite des interactions entre les différents gènes impliqués dans un même processus (ex : voie de biosynthèse du glucose) ou déterminant un même phénotype (ex : poids d’un poulet).
L’obtention des données biologiques réelles nécessaires à la reconstruction de tels réseaux s’avérant long et coûteux (mutants pour chaque gènes impliqués, données de séquençage précises, etc), de nombreux modèles mathématiques ont été mis au point, permettant de travailler sur des réseaux totalement théoriques (reconstitutions et simulations informatiques).

Approche comparative

D’une manière générale, à chaque grand type d’interaction biologique (réseaux de régulations, voies biochimiques, réseaux de développement, etc) peuvent correspondent différents formalismes mathématiques. Par exemple, un réseau de régulation peut être représenté par un système d’équations différentielles, par un système matriciel, ou encore par un modèle faisant appel à la théorie des graphes. Et chacun de ces modèles pourra lui aussi être divisé en plusieurs sous-modèles (ou variants), présentant chacun des déviations différentes par rapport au modèle original.
Ainsi, les réseaux de gènes peuvent être représenté par un grand nombre de formalismes mathématiques très différents. Et si de nombreuses études s’intéressent généralement à un seul modèle qu’elles tentent d’améliorer (par exemple en le rendant plus proche de la réalité biologique), il existe peu d’études s’attachant à réellement comparer ces différents modèles entre eux.
L’un des aspects de ma thèse sera donc d’utiliser une approche comparative entre différents modèles de réseaux, avec pour but principal de déterminer l’importance du choix du formalisme sur les résultats obtenus. En d’autre termes, deux modèles mathématiques représentant le même type d’interactions auront-il un comportement similaires, ou observera-t-on des différences ?
Cette question sera également étendue à des comparaisons entre différentes familles de réseaux : deux types de réseaux distincts (par exemple un réseau de régulation et une voie métabolique) présentent-ils des propriétés communes, ou chacun possède-t-il des caractéristiques intrinsèques propres ?

Approche évolutive

Les réseaux implémentés pour l’étude comparative seront également utilisés pour mener des études portant sur l’évolution (à court, moyen ou long terme) des réseaux de gènes, ce qui constituera le second aspect de ma thèse. Les résultats ainsi obtenus auront pour but d’améliorer notre compréhension de l’évolution des réseaux, notamment les inter-relations entre la structure des réseaux, leur évolution et l’évolution des phénotypes.
L’évolution des différents réseaux sera analysée pour plusieurs descripteurs issus notamment de la génétique quantitative, faisant notamment appel aux notions d’héritabilité, de robustesse, d’évolvabilité ou encore de variabilité. Ces descripteurs permettront de tester l’influence de divers paramètres sur la manière dont va (ou peut) évoluer un réseau, parmi lesquels on peut citer les aspects de topologie (connectivité, taille, etc), les interactions géniques (effets de dominance, épistasie, etc), ou encore les contraintes qui pèsent sur les réseaux.

 

Publications

Odorico, A., E. Runneburger & A. Le Rouzic (2018) Modelling the influence of parental effects on gene-network evolution. Journal of evolutionary biology, 31, 687-700. 10.1111/jeb.13255.

Runneburger, E. & A. Le Rouzic (2016) Why and how genetic canalization evolves in gene regulatory networks. Bmc Evolutionary Biology, 16. 10.1186/s12862-016-0801-2.