Unité de recherche génomique-info

ELIXIR unites Europe’s leading life science organisations in managing and safeguarding the increasing volume of data being generated by publicly funded research. It coordinates, integrates and sustains bioinformatics resources across its 23 Nodes. ELIXIR enables users in academia and industry to access services (databases, software, training, standards, compute) provided through national Nodes. ELIXIR is the ESFRI Landmark for life science data and plays a unique role in the landscape, with millions of users globally, supporting the digital-needs of other ESFRIs and Horizon Europe research projects. Increasingly, life-science data is held at national and institutional centres. Thus, large-scale data analytics requires that researchers can find and analyse data distributed across Europe. The purpose of ELIXIR-STEERS is to build capacity for large-scale, cross-border data analysis and for this capacity to be embedded across member states. ELIXIR-STEERS directly benefit Europe’s life scientists by allowing software and workflows to meet requirements of those using them in national centres. A ‘robust, reproducible and green’ approach to software and workflow provision will ensure that scientists have access to high quality, energy-efficient analysis tools. The project will also develop the crediting and recognition systems for software, supporting improvements to research assessment frameworks. Further, ELIXIR-STEERS supports ELIXIR’s long-term operations by addressing the recommendations of the European Commission and ESFRI on the long-term sustainability of research infrastructures. It will strengthen the operational excellence of ELIXIR’s Nodes; support the training and development of professional and scientific staff in ELIXIR Nodes; expand the membership of ELIXIR to new countries, especially widening countries; enable international collaborations in particular with Latin America and Africa; and stimulate innovation and industry engagement.

Les éléments transposables (ET) sont des composants ubiquitaires des génomes eucaryotes. D’abord considérés comme de l’ADN ‘poubelle’, ils sont aujourd’hui reconnus pour leurs impacts fonctionnels, notamment via leur capacité à fournir des éléments cis-régulateurs (ECR) contrôlant l'expression des gènes voisins. Bien que certains cas aient été bien décrits, nous manquons d’une compréhension étendue de la contribution des ET à l'évolution des fonctions biologiques, depuis celles impliquées de façon conservée dans les programmes de développement, aux fonctions plus spécifiques à une espèce, dont celles permettant la réponse à l'environnement. Dans SATURN, nous proposons de caractériser la contribution des ET à l’évolution de la régulation de l’expression des gènes chez les plantes, en étudiant 6 espèces présentant une gamme de divergence de 20 à 200 Ma et pour lesquelles des données génomiques et fonctionnelles sont disponibles. Nous visons à : (i) évaluer la contribution des ET aux ECR impliqués dans la régulation du développement et de la réponse à l’environnement, (ii) décrypter comment les ET contribuent à la régulation des fonctions conservées entre espèces, ou importantes pour une espèce, (iii) tester le rôle des ECR dérivés des ET dans la régulation de l’expression génique. SATURN élucidera la contribution des ET aux fonctions qui ont façonné l’évolution et l’adaptation des plantes, en utilisant une approche pluridisciplinaire combinant annotation avancée des ET, génomique comparée, développements innovants en épigénomique et transcriptomique, et validation fonctionnelle in vivo. Il apportera un éclairage nouveau sur les principaux ET impliqués dans l’évolution fonctionnelle des espèces, et sur les fonctions biologiques concernées. L’utilisation d’espèces modèles et cultivées permettra d’apporter des informations utiles à l’amélioration variétale, et des connaissances essentielles pour comprendre la contribution fonctionnelle des ET à l’évolution des espèces.

Europe urgently needs to find pathways towards agroecological transition of agroecosystems in support to food security, climate change resilience, biodiversity and soil carbon stocks restoration. In PHENET, the European Research Infrastructures (RI) on plant phenotyping (EMPHASIS), ecosystems experimentation (AnaEE), long-term observation (eLTER) and data management and bioinformatics (ELIXIR) will join their forces to co-develop, with a diversity of innovative companies, new tools and methods - meant to contribute to new RI services - for the identification of future-proofed combinations of species, genotypes and management practices in front of the most likely climatic scenarios across Europe. Ambitioning to go beyond current highly instrumented but often spatially and temporally limited RI installations, PHENET derived services will allow wide access to enlarged sources of in-situ phenotypic and environmental data thanks to (i) new AI-based multi (agroecology-related) traits multi-sensors devices (ii) to unleashed access to high resolution Earth Observation data connected to ground based data, (iii) FAIR data support for connection with (iv) new generation of predictive modeling solutions encompassing AI and digital twins. Developments will be challenged by and implemented in a series of eight Use Cases covering a large range of agroecosystems but also of ecosystems to demonstrate portability of solutions. Several of these Use Cases will mobilize on-farm data. A large effort will be devoted to training RI staff and beyond through a sustained collection of training material fed by experts. Outreaching activities will aim at enlarging the range of RI users. PHENET will not only strengthen RI but will also have major impact on the development of innovative companies on phenotyping, envirotyping and precision agriculture as well as on the emergence of climate smart crop varieties and innovative practices fitted to climate change and agroecological transition.

Developing a resilient and sustainable agriculture system, and the agroecological transitions requires a deep understanding of agroecosystems, their interactions with the environment, and management practices. AgroServ features a large consortium of research infrastructures, most of them being on the EU roadmap, and a vast offer of services at all scales, from the molecule to the organism, to the ecosystem, to the society. AgroServ will facilitate a systemic and holistic approach to understand the threats and challenges agriculture is facing, towards the implementation of a resilient and sustainable agri-food system. We propose a transdisciplinary offer of services, integrating the actors of the agriculture system in the research process, of which the farmers are the first, thanks to a wide offer of living labs across Europe. Most of the relevant field of sciences are represented in AgroServ, from natural to social sciences. We will develop a wider catalogue of integrated and customized services, thanks to a specific approach of service pipelines designed from a gap analysis, stakeholder and user demands. A strong community building and training program for access managers and users will be implemented to facilitate multi- and transdisciplinary research with all relevant actors. Results from the research performed under AgroServ will be synthetized to be used in the scope of evidence-based policy making. Data from AgroServ will be open and compliant with FAIR practices, and made available on the long-term to the communities, and be linked with the main European initiatives, as the EOSC. Strong links will be established with existing or future programs under H2020 and Horizon Europe, such as the partnerships agroecology, living labs and research infrastructures, and agriculture of data, as well as the two CSA AE4EU and ALL-READY, and the missions soil and plant health, and waters. AgroServ will collaborate with other relevant initiative in the Pillar II to of HE.

L'agronomie et la biodiversité doivent répondre à plusieurs grands défis sociétaux, économiques et environnementaux. Cependant, les données sont produites en si grande quantité et si vite qu'elles remettent en question notre capacité à les transformer en connaissances et permettre, par exemple, l’agriculture translationnelle, c.-à-d. le transfert rapide et efficace des résultats de recherche agronomique vers le monde agricole. D2KAB ambitionne de mettre en place les processus permettant de transformer les données d’agronomie et de biodiversité en connaissances – sémantiquement riches, interopérables, ouvertes – ainsi que les méthodes scientifiques et les outils pour exploiter et diffuser ces connaissances. Pour ce faire, nous développerons de nouvelles approches et algorithmes pour répondre aux spécificités de nos domaines d'intérêt, mais nous nous appuierons également sur les outils et méthodes existants. D2KAB réunit un consortium pluridisciplinaire (et international) de trois laboratoires d’informatique (UM-LIRMM, CNRS-I3S, STANFORD-BMIR), quatre laboratoires d’informatique appliquée en agronomie ou agriculture (INRA-URGI, INRA-MaIAGE, INRA-IATE, IRSTEA-TSCF), deux en écologie et ecosystemes (CNRS-CEFE, INRA-URFM), l’unité INRA d’appui à information scientifique et technique (INRA-DIST) et une association du monde agricole (ACTA). L'expertise du consortium en informatique s'étend des ontologies et métadonnées, au Web sémantique, aux données liées, à l’alignement d’ontologies, au raisonnement et l’extraction de connaissances, au traitement du langage naturel ainsi qu’à la bioinformatique. Le projet est structuré en trois work-packages de recherche et développement en informatique et deux work-packages de scénarios. Le WP1 se concentrera sur les ontologies/vocabulaires et transformera le prototype AgroPortal en plateforme de référence répondant aux besoins de la communauté en proposant des ressources et des services de très haute qualité: conformité au format SKOS, recherche sémantique de données liées, annotation de texte, interopérabilité avec d’autres portails sémantique. Le WP2 se concentrera sur le problème majeur de l'alignement d’ontologies et développera de nouvelles fonctionnalités et algorithmes dans AgroPortal en utilisant des méthodes à base de background knowledge validées en ag & biodiv. Partant des données hétérogènes fournies par les scénarios, le WP3 déploiera les méthodes et moyens nécessaires à la construction d'un graphe distribué de connaissances ag & biodiv, et à son exploitation via des modes innovants de visualisation, navigation et recherche. Le WP4 comprend quatre scénarios de recherche interdisciplinaire d'agriculture translationnelle. Par exemple, un système d'aide à la décision basé sur les ontologies pour sélectionner l'emballage alimentaire le plus approprié ou un lecteur sémantique augmenté pour les Bulletins de Santé du Végétal. Nous fournirons une base de connaissances scientifiques unique pour les phénotypes du blé et offrirons la première ressource de données agricoles renforcée par les données ouvertes et liées. Le WP5 développera des ressources sémantiques permettant l'annotation des données pour l’expérimentation sur les écosystèmes d’une part et pour les observations en biogéographie fonctionnelle d’autre part. Un exemple combinant des sources de données relatives à l’écologie des communautés, aux traits des plantes et aux facteurs de l’environnement sera réalisé pour comprendre les effets des changements climatiques sur la végétation du Bassin Méditerranéen. Chacun des scénarios guidant le projet aura un impact significatif et produira des résultats concrets pour les communautés scientifiques ag & biodiv et les acteurs socio-économiques de l'agriculture. Nous avons prévu de multiples actions et événements de dissémination où nous utiliserons nos scénarios comme démonstrateurs du potentiel des technologies sémantiques en agronomie et biodiversité.

Les séquences virales endogènes (EVE) sont des séquences nucléiques d’origine virale qui se sont intégrées dans le génome de leurs hôtes par des mécanismes de transfert de gène horizontal (HGT) passif ou actif. La majorité des EVE connues chez les plantes est issue de virus à génome ADN des familles Caulimoviridae et Geminiviridae. Des partenaires du projet EVENTS ont montré récemment que des séquences appartenant à la famille Caulimoviridae sont présentes dans le génome de nombreuses angiospermes, notamment des espèces cultivées d’importance mondiale (riz, sorgho, oranger, vigne, pommier, poirier, fraisier, eucalyptus, peuplier, tomate, pomme de terre, concombre, coton). Les virus correspondants appartiennent à un nouveau genre viral putatif appelé Florendovirus. Plusieurs florendovirus endogènes sont structuralement capables de réplication, donc potentiellement infectieux ; cependant, aucune forme infectieuse de ces virus n’a jusqu’à présent été identifiée. D’autres partenaires du projet ont découvert dans le génome des ignames des séquences apparentées à des geminivirus (EGV ; famille Geminiviridae), et démontré que des protéines fonctionnelles codées par ces EGV sont synthétisées par les plantes hôtes. Fort de ces avancées, le projet EVENTS vise à élucider le rôle dans l’évolution des virus et les fonctions chez les plantes des EVE Caulimoviridae et Geminiviridae. Dans le cadre de ce projet, des outils de criblage automatique des génomes de plantes seront créés et utilisés pour une recherche à grande échelle de nouvelles EVE qui donneront accès à des séquences virales intégrées il y a plusieurs millions à plusieurs dizaines de millions d’années. Ces EVE serviront à reconstruire l’histoire évolutive de lignées virales sur des pas de temps inédits et à générer des données qui nourriront les modèles prédictifs d’émergence virale. Des outils sérologiques et moléculaires seront créés et utilisés pour étudier la contribution à la diversité des virus des EVE Caulimoviridae et Geminiviridae. Ils serviront à rechercher des particules virales et des génomes viraux infectieux d’espèces virales geminivirus et florendovirus dont des EVE sont présentes dans le génome de plantes. Leur nature infectieuse sera confirmée par des expériences de greffage sur des plantes indicatrices. Le rôle du silencing dans la régulation de l’expression des EVE sera également abordé, en recourant à des systèmes expérimentaux utilisant des EVE et des virus codant des inhibiteurs de silencing. Le rôle des EVE Caulimoviridae et Geminiviridae dans la régulation génétique et épigénétique de l’expression des gènes de plantes fera l’objet d’analyses in silico. Des approches moléculaires et immunologiques seront utilisées pour rechercher des ARN messagers transcrits à partir d’EVE et les protéines virales correspondantes. Enfin, des approches expérimentales utilisant des clones viraux infectieux recombinants seront mises au point et utilisées pour étudier le rôle éventuel dans les mécanismes de défense antivirale des EVE Caulimoviridae, qui pourraient s’apparenter à des transgènes viraux naturels. En mettant au point des approches novatrices, intégrées et multidisciplinaires pour recenser les EVE de plantes et caractériser leur rôle dans l’évolution des virus, leurs fonctions et rôles bénéfiques éventuels pour les plantes, le projet EVENTS se place résolument à la pointe des recherches sur les EVE, qui sont en pleine expansion. Au-delà des avancées scientifiques générées, ce projet apportera une contribution déterminante à des problématiques sociétales particulièrement prégnantes telles que le contrôle des maladies infectieuses d’origine virale et les biotechnologies végétales. Pour y parvenir, le projet rassemble un consortium d’équipes françaises, sud-africaines et australiennes aux expertises complémentaires en virologie, bio-informatique et systématique moléculaire qui collaborent de longue date et ont démontré leur capacité à relever des défis ambitieux.

Les agents pathogènes des plantes évoluent rapidement et sont capables de contourner ou d’éroder les résistances de leur hôte. Cependant, les bases moléculaires et processus de cette adaptation restent encore mal compris. Les gènes des champignons pathogènes peuvent déterminer qualitativement si un génotype de la plante peut être infecté ou non (cad spécialisation d'hôte et/ou virulence vs avirulence) ou peuvent déterminer quantitativement la capacité du champignon à surmonter les défenses basales de la plante-hôte (cad agressivité). Il a été proposé que ces traits, apparemment distincts chez les champignons, pourraient en fait être gouvernées par les mêmes déterminants génétiques. L’identification des polymorphismes adaptatifs dans les populations de champignons pathogènes permettra d’élucider les processus évolutifs qui sous-tendent l'adaptation à la plante-hôte. Tirant parti des nouvelles technologies de séquençage à haut-débit, le projet GANDALF se propose d'utiliser une approche de génomique des populations et d’ écologie-inverse (cad sans a priori sur les gènes impliqués dans l'adaptation d'hôte) pour étudier les processus d'adaptation dans un continuum écologique allant de la spécialisation plante-hôte (qualitative) jusqu’à l’agressivité (quantitative). GANDALF rassemble des scientifiques d’unités et d'institutions différentes ayant une expertise reconnue internationalement en pathologie végétale, génomique, bioinformatique, génétique évolutive et modélisation (équipes classées A par l'AERES, 4 étant A+). Ce consortium nous permet d’unifier nos approches en choisissant neuf espèces de champignons phytopathogènes modèles, couvrant un large éventail de traits d'histoire de vie (biotrophe ou nécrotrophe, champignon ou oomycète, etc.) et présentant tous des génomes disponibles. La première étape du projet vise à phénotyper un grand nombre de souches de chaque espèce, issues de croisements contrôlés ou de populations naturelles, pour les traits d’histoire de vie associés à l'adaptation à la plante hôte (Tâche 1). Plusieurs dizaines de souches de ces pathogènes seront ensuite re-séquençées en utilisant les nouvelles technologies de séquençage à haut-débit, afin de révéler le polymorphisme au niveau intra- et inter-populations des pathogènes étudiés (Tâche 2). Les polymorphismes détectés à l’échelle du génome seront ensuite analysés en utilisant soit une approche de génétique d’association (Tâche 3) soit une approche de ‘genome scan’ (Tâche 5). La cartographie des traits d’histoire de vie sera réalisée à partir de l’analyse de descendances ou de populations panmictiques présentant des phénotypes tranchés. Pour le ‘genome scan’ nous développerons une nouvelle méthode d’analyse. En effet, les champignons pathogènes étant soumis à d’importantes variations démographiques, nous avons besoin de développer une méthode capable d'inférer ces paramètres démographiques afin de détecter la sélection sous des modèles de démographie complexe (Tâche 4). Cette méthode sera ensuite utilisée pour conduire la recherche des loci sous sélection dans les génomes des espèces qui auront été re-séquencés (Tâche 5). La validation des loci candidats se fera par génotypage de populations naturelles ou de collections d’isolats complémentaires dans le but de confirmer l’association génotype/phénotype détectée dans les tâches 3 et 5. Enfin, les bases génétiques de l'adaptation à la plante-hôte seront comparées entre les espèces de champignons et le long du continuum spécialisation écologique / virulence / agressivité. Ce projet permettra une avancée sans précédent dans la compréhension des processus d’adaptation chez les eucaryotes et des bases génomiques de l’évolution des champignons phytopathogènes. Il permettra en outre de développer de solides compétences pour l’utilisation des nouvelles technologies de séquençage dans de nombreuse équipes françaises, et ainsi de renforcer leur excellence scientifique au niveau international.

Alors qu’une crise alimentaire mondiale menace, 20% des récoltes mondiales sont dévorées par les insectes. Une meilleure connaissance des génomes des insectes ravageurs des cultures, ainsi que de la capacité de ces insectes à s’adapter à de nouvelles plantes hôtes et à se diversifier pourrait permettre l’élaboration de nouvelles méthodes de protection des plantes. Notre modèle d’étude, le lépidoptère Spodoptera frugiperda, ou « Légionnaire d’Automne », est un ravageur des cultures. Il existe sous la forme de deux races d’hôte, l’une préférentiellement associée au maïs, l’autre au riz. Les deux races sont indiscernables morphologiquement mais diffèrent par la composition de leur cocktail phéromonal et par un certain niveau d’incompatibilité génétique. Le premier but du projet est de décrire toutes les sources de variation génétique entre les deux races, en comparant d’une part le génome d’individus des deux races maintenues en élevage, mais aussi en mesurant le taux de divergence génétique et le flux de gènes entre des individus collectés sur différentes plantes hôtes dans des populations naturelles. Notre second but est d’identifier les gènes impliqués dans l’adaptation à la plante hôte et leur régulation et de déterminer si la plante hôte a un rôle dans la spéciation. Nous disposerons dès le début du projet de l’assemblage des génomes des deux races et d’une annotation automatique (fournis par le Génoscope), ainsi que de données transcriptomiques et d’une carte génétique basée sur 300 marqueurs microsatellites. Le projet comportera : -L’annotation structurale complète des deux génomes des races en élevage, qui décrira les gènes orthologues mais aussi les mutations (SNP, rearrangements, insertions d’ET) qui contribuent à l’hétérogénéité entre les deux génomes. Les gènes candidats soumis à sélection divergente ou directement soumis à une sélection positive seront listés. - L’annotation fonctionnelle des deux génomes fera appel à la comparaison des transcriptomes (ARNm et petits ARNnc) des deux races sur deux plantes hôte au stade larvaire et adulte. Les gènes différentiellement exprimés seront identifiés, et nous rechercherons leurs régulateurs épigénétiques (modifications d’histones et ARNnc) à partir des mêmes échantillons. Ces analyses s’appuieront sur l’intégration informatique des données. - 50 gènes parmi les gènes divergents ou différentiellement exprimés entre races seront étudiés plus avant. Nous choisirons des gènes appartenant à des familles susceptibles d’être impliquées dans l’adaptation à la plante. Nous vérifierons dans des individus sauvages si ces gènes sont bien différentiellement exprimés en fonction de la plante hôte, ou si les allèles divergents identifiés sont bien sur-représentés dans les champs sur les plantes hôtes attendues. Nous suivrons aussi leur niveau d’expression et leur séquence dans des individus d’élevage soumis à 12 cycles successifs de sélection par la plante hôte pour voir s’ils évoluent. -Enfin, nous mesurerons la divergence génétique liée à la plante hôte et le flux de gènes entre individus sur différentes plantes hôtes à une petite échelle géographique. Nous conduirons une analyse phylogéographique en vue de décrire la structure des populations naturelles et de mesurer la divergence entre les races sur une plus grande région. Le projet réunit quatre partenaires. DGIMI est coordinateur du projet et expert en génomique, transcriptomique et épigénomique des insectes. L’URGI est expert dans la détection des éléments transposables (ET) de novo dans les génomes et dans leur classification. L’équipe Symbiose de l’INRIA est spécialiste du traitement bioinformatique des génomes d’insectes, tandis que le CBGP est expert en génétique des populations et en phylogéographie. Aucun des partenaires n’aurait pu entreprendre seul un tel projet, et les compétences complémentaires en génomique, génétique, évolution et bio-informatique vont constituer un atout majeur de cet effort scientifique novateur conjoint.

Le RNA silencing est un mécanisme de régulation conservé, qui fait partie intégrante des mécanismes de contrôle des acides nucléiques invasifs endogènes (répétitions et transposons) ou exogènes (virus et bactéries) visant à préserver l’intégrité et le fonctionnement du génome. Le RNA silencing est également essentiel au contrôle de l’expression des gènes codant des protéines au cours du développement ou en réponse à des stimuli environnementaux. Le RNA silencing est guidé par des petits RNAs, qui sont principalement produits par une classe d’enzymes RNaseIII appelées Dicer. Les petits RNAs sont eux-même régulés. Ainsi, des long RNAs séquestrant les petits RNAs, ou des nucléases dégradant spécifiquement les petits RNAs ont récemment été identifiés. Toutefois, la liste complète des enzymes qui régulent la vie des petits RNAs ou des précurseurs de petits RNAs est loin d’être connue. Dans ce projet, nous examinerons des enzymes RNaseIII jusqu’à présents non caractérisées et étudierons leur rôle dans la régulation des petits RNA de plantes. Ces enzymes possèdent des domaines RNaseIII et de fixation aux RNA double-brin (DRB) mais ne possèdent pas de domaine RNA helicase ou PAZ, contrairement aux enzymes Dicer. Ces enzymes ressemblent donc aux RNaseIII bactériennes ou fongiques et sont appelées RTL (pour Rnase Three Like). Des résultats moléculaires, génétiques et bioinformatiques obtenus par le Partenaire 1 et le Partenaire 2 indiquent que les enzymes RTL1 et RTL2 de la plante modèle Arabidopsis limitent et stimulent l’accumulation des petits RNAs, respectivement, tandis que des données biochimiques obtenues par le Partenaire 3 indiquent que RTL2 clive des longs RNAs. Le Partenaire 1 a également observé que la modulation de l’expression des enzymes RTL conduit à des modifications épigénétiques héritables. Plus spécifiquement, RTL1 supprime les fonctions associées aux siRNAs de 21 et 24-nt. Des suppresseurs exogènes et endogènes de siRNAs de 21-nt avaient déjà été décrits. Toutefois, des suppresseurs de siRNA de 24-nt n’ont jamais été décrits. Etant donné que les siRNA de 24-nt circulent à travers la plante pour établir des marques épigénétiques à distance des cellules où ils sont produits, et étant donné que RTL1 est exprimé seulement dans les racines, qui sont des censeurs essentiels de l’environnement des plantes, il est particulièrement intéressant d’étudier le rôle de RTL1. Par ailleurs, la surexpression de RTL2 augmente la production de siRNA à certains loci et génère des nouvelles marques épigénétiques. Etant donné que ces marques peuvent être héritées après élimination du transgène RTL2 qui a permis de les induire, on peut penser que l’induction spécifique de RTL2 dans des conditions particulières pourrait jouer un rôle important dans la réponse adaptative des plantes au stress. Au final, nos données suggèrent que RTL1 and RTL2 suppriment et accroissent les marques épigénétiques, respectivement, contribuant ainsi à l’établissement de l’épigénome. Ce projet vise à comprendre le fonctionnement et le rôle biologique des enzymes RTL par une combinaison d’approches génétiques, bioinformatiques et biochimiques. Nous caractériserons l’activité de RTL1 et RTL2 in vitro et in vivo afin de définir la spécificité de leurs domaines RNaseIII et DRB, et nous identifierons leurs RNA substrats et leurs partenaires protéiques. Nous tenterons également de caractériser RTL3, un gène qui ressemble à la fusion de RTL1 et RTL2 mais qui n’est pas exprimé dans des conditions de laboratoire, afin de déterminer si RTL3 contribue aussi à l’épigénome. Nous étudierons les conséquences physiologiques d’une dérégulation des RTL en analysant le transcriptome et le méthylome de plantes qui ont hérité les modifications phénotypiques après élimination du transgène RTL qui a permis de les induire, et nous cartographierons sur le génome les modifications les plus stables et clonerons les loci correspondants.

Compte tenu de l'impact socio-économique des végétaux et les animaux et de l'explosion récente de la capacité de séquençage des génomes, il est essentiel de développer des outils pour gérer ce qui va devenir une énorme quantité d'informations de séquence génomique hétérogène dans leur qualité. Le projet PAGE vise à développer des outils pour comparer les génomes afin de mieux comprendre l’évolution des plantes et des animaux depuis leurs ancêtres communs en termes d'organisation du génome (gènes et séquences répétées) et de développer les outils applicables à des fins de génomique translationnelle, c'est à dire le transfert d'information (candidat gènes, marqueurs moléculaires) à partir de génomes séquencés à ceux non-séquence, en particulier pour les approches de cartographie génétique / physique et du futur séquençage de ces génomes complexes. Le programme PAGE mettra au point des ressources et des approches de génomique comparative afin de fournir des outils publics applicables pour la communauté scientifique. Le programme comporte six partenaires académiques français de l'INRA (4 groupes de recherche) et le CNRS (2 groupes de recherche) reconnues par leurs dossiers de publication et de collaborations en cours en tant que groupes pionniers dans le domaine de la génomique évolutive végétale et animale. Le projet PAGE vise à fournir, pour la première fois, une vision claire de l'évolution des génomes de plantes et d’animaux par une approche globale et robuste de génomique comparative. Ce projet permettra de fournir des connaissances fondamentales (basé sur l'élucidation des mécanismes moléculaires clés de l'évolution des génomes) et les outils appliqués (basée sur la génomique translationnelle pour élucider les caractères majeurs dans les génomes complexes non séquencés) qui seront rendues accessibles à la communauté scientifique.

Les arbres constituent une composante majeure de l’écosystème. Ce sont des espèces dominantes dans de nombreuses régions du monde, présentent sous diverses formes : des forêts naturelles aux plantations industrielles, en passant par des forêts gérées de façon plus extensives. La famille des Fagacées tient une place particulière. Elle comprend environ 1000 espèces, réparties sur l'ensemble de l'hémisphère nord et dont la moitié appartient au genre Quercus. Ces chênes sont des espèces à fort intérêt culturel et social et jouent un rôle important au niveau économique, assurant des fonctions de production de bois pour de nombreuses filières industrielles et offrant des aménités souvent non marchandes. Comme les autres formations forestières, les forêts de chêne présentent également une fonction écologique, qu’il s’agisse de son rôle de protection de la biodiversité (en offrant un habitat voire un refuge pour la faune et la flore), ou de son rôle dans le cycle du carbone (séquestration du CO2 et régulation de l’effet de serre) dans la purification de l’eau et la protection des sols. Enfin les chênes constituent d’excellents modèles d’étude des mécanismes d’adaptation aux contraintes biotiques et abiotiques qui sont notamment associées aux changements climatiques. La communauté scientifique internationale s’est récemment fédérée afin de coordonner les efforts de la recherche pour séquencer le génome de plusieurs espèces de Fagacées. Ces ressources génomiques permettront d’accélérer l’identification des gènes impliqués dans l’adaptation des ces organismes à leur environnement, et plus particulièrement d’étudier le potentiel adaptatif des arbres dans le cadre des changements climatiques. En Europe, de nombreuses ressources génomiques ont été développées pour le chêne dans le cadre du réseau d’excellence EVOLTREE. Aux Etats-Unis, ces développements ont surtout concernés le châtaignier (genre Castanea), dont le génome est maintenant en cours de séquençage. Enfin, en Chine, ces efforts portent sur les genres Lithocarpus et Castanopsis. Ce projet vise à soutenir la participation française au décryptage du code génétique de ces espèces. Il s’appuie sur une collaboration entre six unités de recherche de l’INRA et le Genoscope (CEA). Il présente trois objectifs majeurs. Il s’agira tout d’abord d’obtenir une séquence de référence du génome du chêne pédonculé (Quercus robur). L’utilisation des nouvelles technologies de séquençage et des méthodes bioinformatiques associées permet de relever ce défit à un coût raisonnable, d’autant plus que la taille physique du génome du chêne est relativement modeste (740 Mb/C). Dans un second temps, l’ensemble du code génétique sera annoté puis mis à disposition de la communauté scientifique. Enfin, le reséquençage de plusieurs individus du complexe d’espèces des chênes blancs Européens (pédonculé, sessile, voire tauzin et pubescent) permettra d’identifier les gènes soumis à la sélection naturelle et impliqués dans leur divergence écologique, et de développer des outils moléculaires permettant de quantifier le potentiel adaptatif de ces espèces via l’analyse de leur diversité nucléotidique.

ABgenomica offre des solutions innovantes en bioinformatique pour l’annotation et l’analyse des génomes issus du séquençage à haut débit (Next Generation Sequencing). Son expertise se porte sur les génomes de haute complexité, dont les séquences comportent des spécificités qui ont besoin d'une procédure d'analyse adaptée et efficace. ABgenomica a recours au logiciel REPET développé à l'INRA pour connaître les complexités de ces génomes, ainsi qu’à une collection d’outils open sources qui permettent de construire les “workflows” les mieux adaptés aux propriétés du génome pour la suite des annotations. Le champ d'application cible les grands projets génomiques (maïs, blé, riz, colza, espèces impliquées dans les chimies vertes et biocarburants) ainsi que la médecine personnalisée. Une interface graphique est en cours de développement et sera opérationnelle courant 2010.