Adaptation, intégration, réticulation et évolution

L’équipe « Adaptation, Intégration, Réticulation et Evolution » étudie l’évolution, et développe de nouvelles méthodes de forêts d’arbres et de réseaux évolutionnaires pour représenter, caractériser et analyser les processus évolutifs chez les procaryotes, les eucaryotes et les éléments mobiles.

Notre principal thème de recherches consiste à répondre à une question générale en développant des méthodes de réseaux : « comment utiliser les séquences moléculaires pour exposer davantage de phénomènes évolutifs biologiques? ». Nous abordons ce problème sous deux angles différents :

  • (i) comment mieux modéliser l’évolution non-arborescente (des gènes, génomes, organismes)?
  • (ii) comment structurer la diversité génétique avec moins d’a priori pour détecter d’éventuelles classes d’objets, de processus et de règles inconnues produites durant l’évolution?

En savoir plus...

Nos travaux s’inspirent de quelques idées simples :

  • l’étude du seul contenu génétique des chromosomes microbiens ne suffit pas pour étudier la totalité de la diversité génétique naturelle. Une grande partie –voire la majorité- de la diversité génétique est portée par des éléments génétiques mobiles, en transit permanent entre les cellules ;
  • les molécules d’ADN s’échangent et se transforment au fil des interactions entre des partenaires qui ne sont pas forcément apparentés mais qui appartiennent à une communauté génétique plus large ;
  • les chimères génétiques sont particulièrement nombreuses dans la nature en raison des échanges latéraux qui s’ajoutent au processus d’hérédité verticale et à la réplication.
  • l’inclusion d’autant de données environnementales (métagénomique) et de séquences d’éléments mobiles (phages, plasmides) que possible dans les analyses évolutives est essentielle pour complémenter les approches de phylogénétique et de phylogénomique traditionnelles, où en approfondir certains aspects

Résultats importants

Nous avons travaillé sur d’importantes questions méthodologiques, en particulier pour tester la cohérence du signal phylogénétique des marqueurs moléculaires. Nous avons ainsi contribué à mettre en évidence l’importance adaptative du transfert latéral de gènes chez les procaryotes et à proposer un début de description alternative de l’évolution des eucaryotes, et à fournir des pistes scientifiques et épistémologiques pour dépasser certaines limites de l’application de la phylogénomique traditionnelle.

Nous avons abordé cette question fondamentale à la fois sous un angle scientifique et sous un angle épistémologique. Nous avons notamment proposé des représentations alternatives à la phylogénie traditionnelle qui tiennent compte des transferts latéraux, dont le réseaux de ressemblance de gènes, le réseaux de ressemblance de génomes et les forêts d’arbres phylogénétiques, qui ont joué un rôle central dans l’élaboration de la théorie des biens génétiques publics et l’étude des discontinuités dans les partages de gènes sur Terre, caractérisée par l’existence de « mondes génétiques ».

Projets

En amplifiant le développement de méthodes de réseaux, nous chercherons à étendre la théorie de l’évolution de manière à tenir compte d’un plus grand nombre d’objets (les composites), d’un plus grand nombre de relations évolutives (les airs de familles), d’un plus grand nombre de questions, notamment en prolongeant les questions classiques de l’origine des espèces et de l’origine des adaptations par la question élargie des origines des systèmes composites et celle des origines des adaptations.

Ces idées devraient conduire à des développements conceptuels en évolution moléculaire, et à un renouvellement significatif des pratiques d’études de l’évolution. 

Collaborations

  • On lateral gene transfer, symbiosis and metagenomics:

Dr. Yan Boucher (University of Alberta, Canada); Dr. Christopher Lane (University of Rhodes Island, USA); Pr. Mohamed Hijri (Montréal University, Canada), Pr. Debashish Bhatthacharya (Rutgers University, USA); Pr. Philippe Colson & Jean-Marc Rolain (U. Marseille- la Timone) ; Pr. Thorsten Stoeck (University of Kaiserslautern, Germany).

  •  On phylogenomics and evolutionary networks:

Pr. François-Joseph Lapointe (Montréal University, Canada); Pr. Pierre Legendre (Montréal University, Canada) ; Pr. Bill Martin (Duesseldorf University, Germany); Dr. Tal Dagan (Duesseldorf University, Germany); Dr. James McInerney (NUI Maynooth, Ireland); Pr. Michel Habib (LIAFA, France), Pr. Laurent Viennot (LIAFA, France). - In philosophy of biology:Pr. Richard Burian (Virginia Tech, USA); Pr. Frédéric Bouchard (Montréal University, Canada); Dr. Maureen O'Malley (University of Sidney, Australia); Dr. Philippe Huneman (IHPST, France), and Pr. John Dupré (Exeter, UK).