Séminaire Mensuel / Monthly seminar

Mardi 16 Décembre / December 16 (AgroParisTech, salle 39C)

10h00: Vincent Miele (CNRS/Université Lyon 1, LBBE)

Spatially constrained clustering of ecological networks (travail en collaboration avec Stéphane Dray et Franck Picard)

1. Spatial ecological networks are widely used to model interactions between georeferenced biological entities (e.g. populations or communities). The analysis of such data often leads to a two-step approach where groups containing similar biological entities are firstly identified and the spatial information is used afterwards to improve the ecological interpretation.
2. We develop an integrative approach to retrieve groups of nodes that are geographically close and ecologically similar. Our model-based spatially constrained method embeds the geographical information within a regularization framework by adding some constraints to the maximum likelihood estimation of parameters.
3. A simulation study and the analysis of two real data sets (faunal distribution in oceanic hydrothermal vents and anemonefish–anemone mutualistic interactions in Indonesia) demonstrate that our approach is able to detect complex spatial patterns that are ecologically meaningful.

11h00: Céline Lévy-Leduc (Agroparistech/INRA, UMR MIA518)

Two-dimensional segmentation for analyzing HiC data.

Motivation: The spatial conformation of the chromosome has a deep influence on gene regulation and expression. HiC technology allows the evaluation of the spatial proximity between any pair of loci along the genome. It results in a data matrix where blocks corresponding to (self-)interacting regions appear. The delimitation of such blocks is critical to better understand the spatial organization of the chromatin. From a computational point of view, it results in a 2D-segmentation problem.

Results: We focus on the detection of cis-interacting regions, which appear to be prominent in observed data. We define a block-wise segmentation model for the detection of such regions. We prove that the maximization of the likelihood with respect to the block boundaries can be rephrased in terms of a 1D-segmentation problem, for which the standard dynamic programming applies. The performance of the proposed methods are assessed by a simulation study on both synthetic and re-sampled data. A comparative study on public data shows good concordance with biologically confirmed regions.

Availability: The HiCseg R package is available from the Comprehensive R Archive Network (CRAN) and from the web page of the corresponding author.

14h00: Mathieu Gautier (INRA/IRD/Cirad/Montpellier SupAgro, CBGP)

Le génome du plus proche parent sauvage du boeuf domestique: comment l'histoire démographique du Bison Européen porte un éclairage nouveau sur les voies biologiques de la domestication bovine

Le bison européen (Bison bonasus) est le plus gros mammifère terrestre en Europe et figure parmi les espèces les plus emblématiques de la faune sauvage du vieux continent. Au cours du dernier million d’années, les bisons européens ont partagé une aire de répartition et une histoire démographique similaires (contraintes sélectives climatiques et anthropiques) à celle de l'aurochs (Bos primegenius), l'ancêtre sauvage des bovins domestiques dont le dernier spécimen a été tué en 1627. Ainsi, le bison européen représente l'espèce sauvage actuellement la plus proche de ces derniers et offre donc un modèle unique pour mieux comprendre l'histoire de la domestication bovine.
A partir du séquençage complet du génome (à une couverture d'environ 10X) de deux individus issus du troupeau conservé dans la forêt de Bialowieza (Pologne) et en s'appuyant sur l'assemblage et l'annotation du génome bovin, nous avons réalisé une caractérisation fine de l'histoire démographique des bisons européens. Dans un premier temps, nous avons ainsi pu reconstituer les fluctuations de son effectif efficace au cours des trois derniers millions années montrant que celui-ci a diminué de manière drastique au moment des grandes glaciations pour augmenter à nouveau dans une moindre mesure lors des périodes inter-glaciaires. Au début de l'holocène, une forte forte baisse démographique a été initée. Celle-ci s'explique vraisemblablement par l'action de l'homme avec l'intensification de la chasse et l'anthropisation des milieux conduisant à une restriction de l'habitat forestier de l'espèce. Il est à noter que le bison européen a frôlé l'extinction (plus que 9 individus à l'état sauvage à la fin de la première guerre mondiale) mais que grâce à un effort de conservation initié au milieu du XXe siècle à partir d'une cinquantaine d'animaux issus de divers parcs animaliers, cette espèce n'est plus aujourd'hui considérée que comme vulnérable par l'International Union for Conservation of Nature.
En accord avec l'origine des individus, la comparaison des séquences bisons avec le génome bovin n'a pas permis de mettre en évidence d'événements de flux de gènes récents issus de cette espèce comme suggéré précédemment. Nous avons pu estimer à environ 1% la divergence nucléotidique entre les deux espèces pour un temps de divergence de 1 MYA environ (estimé à partir de trois méthodes différentes) qui coïncide avec le début de la glaciation de Gunz. De plus, les résultats d'analyse de comparaison des modèles démographiques de type I (Isolation) et IM (Isolation with Migration) suggère un léger flux de gènes entre les deux espèces au moment de la spéciation.
Enfin, nous avons réalisé une étude pan-génomique de détection et d'annotation fonctionnelle des gènes sous sélection entre les deux lignées. Parmi les résultats les plus marquants, de nombreux gènes sous sélection positives sont impliqués dans des fonctions associées au syndrome de domestication (système nerveux, coloration, squelette) et appartiennent tous à un seul réseau génique global. Ce résultat est en accord avec l’hypothèse d'un rôle central des cellules de la crête neurale dans le syndrome de domestication et renforce ainsi l’idée qu’un seul réseau de régulation génétique puisse sous-tendre le processus de domestication chez les mammifères.


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