Monsieur Fabien DUVEAU
L'évolution des organismes vivants dépend non seulement de pressions externes imposées par l'environnement, mais aussi par de propriétés intrinsèques des systèmes biologiques qui façonnent la manière dont les mutations aléatoires impactent les phénotypes. Pour comprendre et prédire l'évolution phénotypique, il est donc essentiel de déterminer 1) comment la variation génétique introduite par les mutations affecte la variation de phénotypes moléculaires tels que l'expression génique, 2) comment la variation de ces phénotypes moléculaires se propage aux phénotypes de niveau supérieur tels que la prolifération ou la différenciation cellulaire et 3) comment chacune de ces étapes est affectée par la variation environnementale et stochastique.
Les recherches antérieures et actuelles de Fabien DUVEAU abordent ces problèmes fondamentaux en utilisant des systèmes biologiques qui diffèrent par leur sensibilité à différentes sources de variation. Durant son doctorat, il a abordé ces questions du point de vue d'un système développemental robuste chez le nématode Caenorhabditis elegans, montrant que l'évolution de ce système (le développement vulvaire) était influencée par la sélection agissant sur un trait moins robuste partageant des mécanismes développementaux communs.
Lors de son premier postdoctorat, il a décidé d'étudier les sources et les conséquences de la variation de l'expression génique, un processus clé dans la relation entre génotype et phénotype. En utilisant un rapporteur fluorescent de l'activité du promoteur du gène TDH3 chez la levure, nous avons montré comment des mutations situées dans cette séquence promotrice ou ailleurs dans le génome impactaient non seulement l'activité moyenne du promoteur mais aussi la variabilité d'expression parmi des cellules génétiquement identiques (bruit d'expression) et la différence d'expression observée entre différents environnements (plasticité d'expression). Nous avons également quantifié précisément comment la variation de l'expression de TDH3 affectait le taux de croissance des cellules, une cible directe de la sélection naturelle, montrant que la variation stochastique et environnementale influençaient toutes deux l'impact du niveau d'expression de TDH3 sur la croissance.
Lors de son second postdoctorat dans un groupe de biophysique, Fabien DUVEAU a étudié comment la dynamique temporelle des changements environnementaux affectait les réponses cellulaires en utilisant la microfluidique et la vidéomicroscopie. Nous avons découvert que les cellules de levure se divisaient plus rapidement, survivaient plus longtemps et montraient une réponse au stress diminuée lorsqu'elles étaient exposées à un stress hyperosmotique périodique et à une privation de glucose simultanément plutôt qu'alternativement.
La régulation de l'expression génique est un processus fondamental permettant l'adaptation des systèmes vivants aux environnements fluctuants, mais nous savons encore peu de choses sur les changements génétiques à l’origine de l'évolution de cette régulation et sur les bénéfices et coûts de variation dans la régulation. Les projets actuels de Fabien DUVEAU s'appuient sur les avancées génomiques pour déterminer comment l'évolution de la régulation génique dépend 1) des effets mutationnels – « que peut-il se passer ? », et 2) de l'avantage sélectif des changements de plasticité d’expression dans des environnements dynamiques – « qui peut survivre ? ». En utilisant une nouvelle méthode à haut débit par laquelle les transcriptomes de milliers de génotypes peuvent être quantifiés dans différents environnements, nous déterminerons comment les mutations aléatoires facilitent ou contraignent l’évolution de la plasticité d'expression génique. En mettant en compétition des mutants aléatoires sous divers régimes de sélection, nous déterminerons quand et pour quels gènes l'évolution de la régulation de l'expression est bénéfique. Ce travail fera progresser notre compréhension des mécanismes génétiques impliqués dans la variation de régulation d’expression génique et de leur valeur adaptative dans des environnements dynamiques, fournissant une base empirique pour le développement de modèles prédictifs d'évolution d’expression des gènes.
Soutenue devant un jury composé de :
- Monsieur Olivier TENAILLON Directeur de recherche
- Monsieur Christian BRAENDLE Directeur de recherche
- Madame Bianca SCLAVI Directrice de recherche
- Madame Marie SÉMON Professeure des universités
- Monsieur Dominique HELMLINGER Directeur de recherche
Gratuit
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