Abstracts Biological Sciences

Approches bioinformatiques pour l’exploration sans a priori des voies moléculaires chez les espèces non modèles : le cas du métabolisme lipidique chez Gammarus fossarum : Bioinformatic approaches for a without a priori exploration of molecular pathways in non-model species : the case of lipid metabolism in Gammarus fossarum

by Natacha Koenig

L’utilisation des espèces modèles en science environnementale se confronte à plusieurs verrous scientifiques, tels que leur distribution géographique et leur représentativité de la diversité des espèces dans milieux aquatiques. En effet, les connaissances liées aux organismes modèles ne permettent pas d’extrapoler et prédire la ou les réponse(s) des organismes présents dans les milieux. Néanmoins, les avancées des nouvelles technologies de séquençage et de spectrométrie de masse (MS) permettent d’étendre l’acquisition des données moléculaires à large échelle aux organismes de pertinence environnementale, comme l’amphipode Gammarus fossarum. L’objectif général de cette thèse consiste au développement d’approches bioinformatiques sans a priori et multiomique (transcriptomique et protéomique) pour exploiter les nombreuses données omiques disponibles chez les espèces non modèles et contourner les limitations de l’annotation fonctionnelle à partir des bases de données d’espèces éloignées. Pour répondre à cet objectif, deux stratégies ont été mises en œuvre. Premièrement, une analyse de réseaux de coexpression a été réalisée à l’aide de la méthode WGCNA sur deux jeux de données protéomiques, dans le but d’identifier les acteurs moléculaires (i.e. protéines) régulant la physiologie et/ou la réponse au contaminant. Le premier jeu de données a combiné les profils protéomiques des gonades mâles et femelles à différents stades de maturation et les embryons au cours de leur développement. Le second jeu de données provenait d’une étude précédente, et était composé de données protéomiques issues de testicules de gammares exposés à trois contaminants : le pyriproxyfène, le cadmium et le méthoxyfénozide. Ces deux études ont permis d’identifier des modules de protéines coexprimées, spécifiquement associés aux différents stades de développement et de reproduction d’une part, et à l’exposition aux différents contaminants d’autre part. Les analyses d’enrichissement des modules de protéines ont révélé et appuyé de nouvelles hypothèses pour comprendre les processus biologiques impliqués dans la physiologie du gammare, ainsi que les mécanismes d’actions (MoA) des contaminants. De plus, cette stratégie nous a permis d’identifier des protéines clés impliquées dans des voies physiologiques et associées aux contaminants, que l’analyse différentielle utilisée n’avait pas permis de révéler. Dans un second temps, nous appliquons une stratégie multiomique pour caractériser les voies métaboliques impliquées dans le ML chez G. fossarum. En effet, nous avons adapté un outil d’annotation génomique (CycADS) qui permet de reconstruire des voies métaboliques, aux données transcriptomiques du mâle et de la femelle, en réduisant la redondance des isoformes des transcrits. Par la suite, nous avons intégré les données de protéogénomique de différents organes pour valider les enzymes identifiées par MS avec les données d’annotation fonctionnelle et analyser l’organotropisme du ML. La reconstruction des voies métaboliques a permis d’identifier plus de 70 voies…