4ème Journée

« Evolution biologique »

 

Organisées par le Museum d'Histoire Naturelle de Marseille, l'Université de Provence (UPRES Biodiversité),l'INSERM (Unité 119, Cancérologie Expériementale). 

Michèle Dufrenne, Pierre Pontarotti, Éric Faure, François Coulier.

Mercredi 21 juin / Wednesday 21 june.

De 8h 15à 9h 15 Accueil des participants au Muséum d'histoire naturelle de Marseille

9h 15 Ouverture du colloque

Session 1 : Origine de la vie et paléontologie / Life origin and paleontology


 

9h 30Evolution prébiotique - Evolution biologique / Prebiotic Evolution - Evolutionary biology.

Maurel Marie-Christine
 
 

10h 00 Relations ontogenèse-phylogenèse chez les Rudistes (Bivalvia) du Crétacé. 

Simonpiétri Gilles. 


 

10h 30Pause café / Coffee Break
 

Session 1  (suite): Origine de la vie et paléontologie / Life origin and paleontology


 

11h 00 Origine de l'homme moderne - les os n'ont pas besoin de molécules / Origin of modern human - bones do not need molecules. 

Marchal François 


 

11h 30 Taphonomical aspects on the achheulean faunal assemblage from Holon, Israël. 

Monchot Hervé
 
 
 

12h 00 à 14h 00 Déjeuner / Lunch
 

Session 1 (suite) :  Origine de la vie et paléontologie / Life origin and paleontology


 

14h 00 Genetic susceptibility to P. falciparum in humans/ evolution of the human genome under selective pressure from malaria.

Rihet Pascal


 
 

Session 2 : Evolution et phylogénie /evolution and phylogeny


 

14h 30 Does hybridization play a role in diversification of animals? A case study from catostomid fishes;
 

Dowling Thomas E1., Gilles André2, Smith Gerald R.3


15h 00 Origin and evolution of fishes from mediterranean aera during the Cenozoic.

Bianco Pier-Giorgio


 

15h 30 Comparative analysis of molecular phylogenies and ecological data reveals peculiar evolutionary mechanisms of "speciation explosion" in Lake Baikal in Late Pleistocene.

Sherbakov Dmitri 


 

16h 00 à 17h 00 Poster session
 
 


Session 2  (suite): Evolution et phylogénie /evolution and phylogeny

17h 00 Levels of selection: toward explaining patterns of genetic variation at PGI among Colias butterfly species complexes

Meyer Everett, Wheat Chris W. and Watt Ward B.


 

17h 30 Quelle confiance accorder à une représentation arborée 

Guénoche Alain 


 

18h 00Vers une classification phylogénétique : le cas des démosponges / Towards a phylogenetic classification : the case of the démosponges. 

Borchiellini carole


 

Jeudi 22 juin / Thursday 22 june

Session 3 : Eléments mobiles / Mobile elements


 

9h 00 Molecular domestication of mobile DNAs and their role in host genome evolution.

Miller Wolfgang J.


 

9h30 Polymorphism of the mouse Cd22 gene due to 5' UTR short interspersed nucleotide elements.

Mary Charles, Laporte Catherine, Bonhomme François, Mitchell Michael et Reininger Luc.
 
 
 

10h 00 à 10h 30 Pause café / Coffee Break.
 
 


Session 4 : Evolution génomique chez les bactéries / Genomic evolution in bacteria


 

10h 30 ORFans are real genes in E. coli : RT-PCR validation and structural genomics.

Alimi Jean-Philippe, Poirot Olivier, Lopez Fabrice, Abergel Chantal, Monchois Vincent, and Claverie Jean-Michel 


 

11h 00 Conservation of a Genetic Link between Two-Component Regulatory Systems and ABC - Permeases in a Particular Group of Bacteria.

Joseph P. A., Fichant G., Quentin Y. and Denizot F.


 

11h30Analysis of genes coding for small subunit rRNA sequences of Phaeoacremonium species isolated from Vitis vinifera

LALOUI Wassila 


 

12h 00 à 14h 00 Déjeuner / Lunch
 
 


Session 5 : Céphalocordés et origine des cordés/ Cephalocordates and chordate evolution


 

14h 00 Modern morphological investigations on the "phylotypic stage" of the European amphioxus (Branchiostoma lanceolatum)

Thomas Stach


 

14h 30 Development of trunk muscles and associated structures in Branchiostoma lanceolatum

Thomas Stach


 

15h00Nuclear receptors in amphioxus: implications in the evolution of new morphological structures.

Laudet Vincent


 

15h 30 Amphioxus Hox cluster: the simplest, the richest.

Garcia-Fernàndez Jordi 


 

16h00 à 17h 00 Poster session.

 
 

Session 5 (suite): Céphalocordés et origine des cordés/ Cephalocordates and chordate evolution


 

17h00Investigation of the Major Histocompatibility Complex region origin : the amphioxus contribution.

Abi Rached L.1, Pontarotti P.1, Inoko H.2 and Shiina T.3


 

17h 30 Insights of a gene family expansion through the vertebrate evolution: the ADH3 of amphioxus.

Cañestro Cristian, Albalat Ricard and Gonzàlez-Duarte Roser.


 

18h00New insight into the evolution of the chordate genome

Pontarotti Pierre 


 

Vendredi 23 juin / Friday 23 june

Session 6 : Evolution moléculaire et modèles animaux / Molecular évolution and animal model


 

9h 00Le curieux plan d'organisation des Cirripèdes (Crustacés) : le point sur la génétique de leur développement. / Why Barnacles do not develop an abdomen? 

GIBERT Jean-Michel, RABET Nicolas, QUÉINNEC Éric, MOUCHEL-VIELH Emmanuèle, DEUTSCH Jean. 


 

9h 30Caractérisation moléculaire de l'orthologue abdominal A chez Myrmica rubra /Molecular caracterisation of abdominal A ortholog in Myrmica rubra

Niculita H., Petrochilo E. 


 

10h 00 à 10h 30 Pause café / Coffee Break
 
 


Session 6 (suite): Evolution moléculaire et modèles animaux / Molecular évolution and animal model


 

10h 30 Cloning and characterization of a brachyury homologue from the calcareous sponge.

MANUEL Michaël
 
 

11h 00 Intérêt phylogénétique de l'histologie et cytologie comparées des chaetognathes 

Casanova Jean-Paul, Duvert Michel et Perez Yvan
 
 
 

11h 30 Organisation en isochore du génome des mammifères: sélection ou biais mutationnel? / Isochore organization of mammalian genome : selection of mutational bias ? 

Duret Laurent, Mouchiroud Dominique 


 

12h 00 à 14h 00 Déjeuner / Lunch
 
 


Session 6 (suite): Evolution moléculaire et modèles animaux / Molecular évolution and animal model


 

14h 00 Les ilots CpG, le profil d'expression des gènes et la structure en isochores 

Ponger Loic
 
 
 

14h 30 La recombinaison augmente-t-elle l'efficacité de la sélection naturelle ? La réponse fournie par l'usage des codons chez Caenorhabditis elegans et Drosophila melanogaster

Marais Gabriel, Mouchiroud Dominique et Duret Laurent 


 

15h 00 Identification and characterisation of an ancient b proteasome subunit cluster in the Japanese pufferfish (Fugu rubripes)

CLARK Melody 


 

15h 30 à 16h 30 Poster session
 
 


Session 6 (suite): Evolution moléculaire et modèles animaux / Molecular évolution and animal model


 

16h 30 Human gene number estimate provided by genome-wide vertebrate comparative analysis using Tetraodon nigroviridis DNA sequence.
H. Roest Crollius, O. Jaillon, C. Dasilva, L. Bouneau, C. Fizames, A. Bernot, P. Wincker, P. Brottier, F. Quetier, W. Saurin, J. Weissenbach 


 

17h 00 Identification of VEGFR (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor) related genes in the Ecdysozoan phylum and their characterization in C. elegans.

POPOVICI, C, BIRNBAUM D, ROUBIN R


 

17h 30 Superdominance associative, mutation des gènes marqueurs et histoire des populations: une approche par coalescence 

Tsitrone A. et DavidP. 

Présentations affichées - Poster sessions


 


Maurel Marie-Christine


 

Évolution prébiotique/Évolution biologique / Prebiotic Evolution/Evolutionary biology


 

Institut Jacques Monod, Laboratoire de biochimie de l'évolution et adaptabilité moléculaire, Tour 43-53, Etage 4, 2 place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05.

L'émergence de la vie sur Terre est le produit d'une longue évolution qui a débuté il y a 4,5 milliards d'années. Les plus anciennes roches sédimentaires actuellement connues contenant des molécules de carbone d'origine biologique (et les vestiges de premiers organismes partiellement décomposés) ont été trouvées dans l'Ouest du Groenland et sont datées de 3,8 milliards d'années. Comment expliquer la formation d'une telle organisation cellulaire ?
 

La plus petite échelle à laquelle se manifeste la vie sur Terre est celle des macromolécules. On peut la caractériser comme un système complexe d'interactions entre deux grands types de polymères biologiques, interactions définies par la relation de codage et de biosynthèse liant les molécules informationnelles aux molécules réalisatrices. Ce système a subit l'évolution darwinienne caractéristique du monde vivant. Cette stratégie à deux , a fait ses preuves pendant plusieurs milliards d'années, elle s'est montrée capable de s'adapter à un grand nombre d'environnements et de survivre à des évènements géobiologiques les plus divers.


 

Il semble tout à fait improbable que les deux biopolymères soient apparus simultanément et spontanément et encore plus improbable que les deux biopolymères soient apparus avec une relation de codage dès l'origine. Quel scénario plausible les expériences de laboratoire nous permettent-elles d'échafauder pour comprendre l'apparition d'un système capable de synthétiser les premiers chaînons métaboliques et de transmettre l'information génétique dans les conditions caractéristiques de la Terre primitive?


 

Par exemple, le squelette ribose-phosphate n'étant théoriquement pas indispensable au transfert de l'information génétique, peut-on concevoir en laboratoire des molécules plus simples que l'ARN contemporain ? Ces premières molécules apparentées à nos acides nucléiques étaient-elles également douées de propriétés catalytiques ?
 

Les progrès de la biologie moléculaire, de la chimie combinatoire et la mise au point de la procédure SELEX (sélection de ligands par enrichissement exponentiel) permettent l'émergence d'une grande diversité d'aptamères dans l'espace des séquences possibles et permet d'envisager la "réinvention" en laboratoire, d'un ARN "resurgissant" d'un passé biologique révolu.


 

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Simonpiétri Gilles


 

Relations ontogenèse-phylogenèse chez les Rudistes (Bivalvia) du Crétacé.


 

Centre de sédimentologie paléontologie, Université de Provence, case 67, 3 place Victor Hugo, 13331 Marseille cedex 3, France


 

Parmi les rudistes, la famille des Hippuritidae offre les meilleures conditions d'étude de l'ontogenèse. Durant sa croissance, la coquille conserve en effet sur toute sa longueur les principaux caractères morphologiques. L'étude biométrique de nombreuses populations, appartenant à un groupe monophylétique d'espèces du genre Vaccinites, montre qu'à partir d'une espèce ancestrale sont dérivées trois lignées phylétiques, assimilables à des chrono-espèces, comprenant chacune trois espèces, ou transiants, qui se succèdent anagénétiquement par évolution graduelle des caractères. A partir de sections sériées des coquilles de nombreux individus l'étude de l'ontogenèse, utilisant notamment la comparaison des trajectoires ontogénétiques, permet d'interpréter en terme d'hétérochronies du développement l'ensemble des modifications morphologiques qui s'établissent au cours de la phylogenèse. Deux héterochronies apparaissent prépondérantes, l'accélération et la néoténie, qui modifient à plusieurs reprises, dans des proportions variables et de façon indépendante les séquences ontogénétiques des divers caractères morphologiques. 


 

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Marchal François


 

Origine de l'homme moderne / Origin of modern human


 

Laboratoire d'Anthropologie - UMR 6569, Faculté de Médecine - Secteur Nord,Université de la Méditerranée Aix-Marseille II, Boulevard Pierre DRAMARD, 13916 MARSEILLE Cedex 20 


 

La question de l'origine de l'homme moderne est un sujet toujours âprement débattu en paléontologie humaine. Le développement de l'anthropologie moléculaire n'a, à ce jour, toujours pas permis d'atteindre un consensus. Après avoir rappelé brièvement l'état actuel des connaissances et les théories en cours, la présentation des démarches générales qui sous-tendent les recherches en paléontologie humaine et en anthropologie moléculaire permettra d'apporter des éléments permettant de comprendre cette situation.


 

A la lumière de ceci, il est proposé une démarche alternative permettant d'aborder la question des origines de l'homme moderne sous un angle différent. Cette approche consiste à exploiter la définition biologique de l'espèce et à intégrer le principe de condition suffisante au raisonnement suivi. Un exemple de cette démarche est proposé en paléontologie humaine. Le bassin des néandertaliens possède un pubis dont la morphologie a longtemps été considérée comme une caractéristique du groupe. En replaçant le pubis néandertalien dans son contexte général, à la fois anatomique et évolutif, il a été possible de montrer qu'il s'agit en fait d'une morphologie archaïque. Par extension, il apparaît que le basin des néandertaliens correspond à une variante archaïque du schéma pelvien de type Homo. Ce schéma présenterait ainsi deux variantes, le bassin des hommes archaïques (des premiers erectus/ergaster aux néandertaliens inclus), et le bassin des hommes modernes. Il y a donc un changement de morphologie pelvienne au moment de l'apparition des hommes modernes. Loin d'être un phénomène isolé, il s'inscrit dans le cadre d'un remodellement de l'appareil locomoteur. Ceci correspond donc à un changement de schéma biomécanique général qui peut de ce fait être considéré comme un bon marqueur de l'origine des hommes modernes. Les implications, locomotrices, obstétricales, phylogénétiques, sont discutées dans le cadre de la démarche proposée.


 

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Monchot Hervé


 

Taphonomical aspects on the achheulean faunal assemblage from Holon, Israël.


 

Laboratoire d'Anthropologie - UMR 6569, Faculté de Médecine - Secteur Nord,Université de la Méditerranée Aix-Marseille II, Boulevard Pierre DRAMARD, 13916 MARSEILLE Cedex 20


 

An analysis of vertebrate remains from the middle Pleistocene open-air site of Holon was undertaken. The site is located in the coastal plain Quaternary Kurkar group near Tel Aviv. The faunal samples available to us were excavated in 1963, 1964 and 1970, and comprise 566 identifiable bones and teeth. Elephant (Palaoxodon antiquus), aurochs (Bos primigenius) and fallow deer (Dama mesopotamica) dominate the mammalian assemblage (93%) which also includes hippopotamus, wild boar, gazelle and tortoise. Studies of skeletal representation, bone surfaces and bone fragmentation suggest that while man broke the bones and extracted marrow from them, carnivores and rodents also visited the site (presumably after man's departure) and chewed over a few of the bones. Finally both in prehistory and in a modern times chemico-physical weathering attacked most of them (fluvial dispersal). The results are discussed within the context of general issues concerning Acheulean subsistence strategy in the Near East.


 

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Rihet Pascal


 

Genetic susceptibility to P. falciparum in humans/ evolution of the human genome under selective pressure from malaria


 

Université de la Méditerranée, Faculté des Sciences de Luminy, I3E EA 864, Case 901, Marseille, France


 

The outcome of human malaria infection is thought to depend on socio-economic factors, on the type of transmission, and on parasite or host genetic factors.


 

Malaria is a complex disease and the analysis of various phenotypic variations related to infection should be helpful in dissecting the host genetic control of susceptibility. We have investigated genetics of blood infection levels and immune responses associated with resistance to malaria in an urban population living in Burkina Faso. We evidenced a protective role of cytophilic antibodies and a blocking role of noncytophilic antibodies. Furthermore, we detected familial aggregation of IgG subclass responses against various Plasmodium falciparum antigens and familial aggregation of blood infection levels. We further detect, in the same population, linkage between blood infection levels and chromosome 5q31-q33, which contains genes encoding cytokine involved in antibody production and in isotype switching towards some particular IgG subclasses. The identification of human genes controlling blood infection levels and protective immune responses may contribute to a better understanding of immune mechanisms and may provide new insights into the development of vaccination strategies.
 

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Dowling Thomas 1., Gilles André2, Smith Gerald .3


 

Does hybridization play a role in diversification of animals? A case study from catostomid fishes


 

1Department of Biology, Arizona State University, Tempe AZ 85287-1501 USA,


 

2 UPRES Biodiversité 2202, laboratoire d'hydrobiologie, case 36, PL. V. Hugo, Université de Provence, 13331 Marseille cedex 3, France


 

3 Museum of Zoology, University of Michigan, MI 48109 USA.


 

While reticulate evolution has long been known to be important for plants, zoologists have generally considered introgressive hybridization to play little or no role in the evolution of animals. This latter view has recently been challenged; therefore, it is important to examine the potential role of hybridization in the evolution of animals. Fishes of the family Catostomidae (suckers) are well-suited for such tests because hybridization is common and several taxa have been hypothesized to have been generated by this process. We have examined the influence of hybridization by contrasting phylogenetic trees from different data sets. Thje lack of congruence between trees based on morphological characters and mitochondrial DNA (mtDNA) sequences is consistent with the impact of hybridization on this group. Conflicting lineages between trees often involved sympatric or geographically adjacent taxa that were often more similar for mtDNAs than expected from morphological characters. Sequences from the recombination activation gene (RAG) were consistent with the mtDNA tree but not the morphological tree, indicating that (1) both mtDNA and RAG genes provide evidence for historical introgression between lineages or (2) that morphological characteristics are not evolving as expected from the fossil record.


 

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Bianco Pier-Giorgio


 

Origine et évolution des poissons de l'aire méditerranéenne pendant le Cénozoïque


 

Université de Naples, Naples, Italie.


 

Résumé non communiqué


 

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Sherbakov Dmitri


 

Comparative analysis of molecular phylogenies and ecological data reveals peculiar evolutionary mechanisms of "speciation explosion" in Lake Baikal in Late Pleistocene.


 

Laboratory of Molecular Systematics, Limnological Institute, Ulan-Batorskaya 3, 664033 Irkutsk, Russia


 

According to molecular phylogenetic data, in Lake Baikal a crown-like speciationoccured in several groups of molluscs and in several lineages of Limbriculidae (Oligochaeta).Interestingly, these events did not involve organisms like amphipods, fishes and Sergentia (Chironomidae, Diptera). Seemingly only species flocks of organisms boundto the bottom surface during whole life cycles underwent explosive speciation. No particular geologic events currently can be correlated with this evolutionary event. In order to elucidate the evolutionary mechanisms acting during that peculiar period respective molecular phylogenies were analyzed together with available data on macro-and microdistributions of recent species as well as some other their important ecological characteristics such as feeding preferences. Special procedure of data presentation have been developed for that purpose, when for example, distributiondata were presented in a tree-like form ("co-occurrance tree" in this case), which allowed to use maximum likelihood and topological statistic tests in order to choose between alternative hypotheses on the impact of the respective factors one volutionary process. In general it have been shown that para-patric mechanisms of speciation according to adaptation to narrow niches (micro-distribution patterns) played the major rôle in fast speciation. No evidence for such evolutionary mechanisms were obtained for more motile organisms dwelling at least temporally above the bottom surface.


 

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Coelho, M.M.; Mesquita, N.; Cunha, C.; Gilles*, A. & Dowling, T**.


 

Molecular Phylogeny of Eurasian and American Cyprinids


 

Centro de Biologia Ambiental/Departamento de Zoologia , Bloco C-2, 3º Piso 1749-016 Lisboa, Portugal,


 

* Laboratoire d'Hydrobiology, Université de Provence, 1 Place Victor Hugo, 13 Marseille, France,


 

**Department of Biology, Arizona State University, Tempe, Arizona 85287-1501, USA.


 

European cyprinids have recently become the focus for molecular studies, namely addressing the evolutionary history of the family and trying to determine the validity of subfamilies. There is no consensus regarding the number and the monophyly of sufamilies, either from morphological (e. g. Arai, 1982; Chen et al., 1984; Howes, 1991) or molecular data ( Briolay et. al., 1998, ; Guilles et al., 1998; Zardoya and Doadrio, 1998, 1999). Howes (1991) recognise two main lineages of Cyprinidae: barbelled Barbini and barbel-lacking Leuciscinae, although it is unclear whether the presence of barbels is plesiomorphic or apomorphic. The first lineage is divided into three subfamilies (Cyprininae, Gobioninae and Rasborinae) and the latter in four subfamilies (Leuciscinae, Alburninae, Cultrinae and Acheilognatinae). More recently, phylogenetics studies based on the partial cytochrome b and 16sRNA sequences (Guilles et al., 1998) or complete cytocrome b gene sequences ( Briolay et. al., 1998, Zardoya and Doadrio, 1998, 1999) concerning mainly European cyprinids show somewhat discordance about the validity of these subfamilies: Zardoya and Doadrio (1999) considered them into two subfamilies - Cyprinidae (including barbins) and Leuciscinae (including cultrins, tincins, gobionins, phoxinins, and alburnins + leuciscins), while Guilles et al., (1998) showed that phoxinis are the sister group of alburninis + leuciscins. In these studies the relative position of Gobio and Tinca are unsolved or these taxa are considered Leuciscinae.


 

Briolay et al.(1998) considered the radiation of 6 subfamilies rather than a early split between barbelled and barbel-lacking lineages, meaning several appearances of barbels during cyprinid evolution. The present study is the first attempt to infer the evolutionary relationship of European, Asiatic and American Cyprinids based on a considerable number of representatives of the different genera in these different continents. This was done throughout the analysis of sequences of all cytochrome b and partial 16S RNA.


 

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Meyer Everett, Wheat Chris W. and Watt Ward B.


 

Levels of selection: toward explaining patterns of genetic variation at PGI among Colias butterfly species complexes


 

Center for Evolutionary Studies, Department of Biological Sciences, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA


 

In studying the effects of morphological and genetic variation on Colias butterfly performance and fitness in the wild, we focus on the thermal phenotype (wing reflectance and fur thickness) and biochemical performance of the glycolytic enzyme phosphoglucose isomerase (PGI). Here we present new data on newly surveyed species, C. meadii and reviving older data for a comparative analysis of the biogeography of their genetic variation. The North American lowland complex, comprised of Colias eurytheme and C. p. eriphyle, is multivoltine and found throughout the continent. C. meadii is univoltine and inhabits subalpine/alpine meadows throughout the Rocky Mountains. Using morphological measurements of Colias thermal phenotype and three decades of phosphoglucose isomerease (PGI) allozyme data, we present data documenting significant differences in biogeographic genetic variation between these two species. Lowland populations maintain PGI allele frequency homogeneity over large geographic distances (1200 km), with thermal phenotypic modulation among seasonal generations. Above and below timberline C. meadii populations show significant differences in both PGI allele frequencies and thermal phenotype over narrow geographic distances (1-10 km), in both continuous clinal and isolated populations. Unifying this data with previous work on the biochemical, field performance, and fitness consequences of this variation further documents the incredible thermal sensitivity of Colias. Comparisons between these two species complexes provide insight into the interaction between differing levels of the genetic architecture of Colias, allowing us to ask how metabolic performance interacts with the thermal phenotype in different environments.


 

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Guenoche Alain


 

Quelle confiance accorder à une représentation arborée ?


 

Laboratoire de bioinformatique de marseille IML - CNRS, 163 Av. de Luminy, 13009 Marseille


 

Les méthodes de représentation d'une distance sous forme d'arbre, donnent toujours un arbre, alors que le modèle arboré n'est pas toujours sûr. Dans un premier temps, nous proposons de mesurer certains critères métriques et topologiques pour tester l'adéquation de l'arbre obtenu à la distance initiale.


 

Dans un second temps, nous établissons des valeurs moyennes et critiques de ces critères pour plusieurs modèles de distances instanciées aléatoirement et bruitées ; il s'agit d'une part des distances d'arbre et d'autre part des distances sur tables binaires et des distances euclidiennes, toutes deux fort éloignées du modèle arboré. Les valeurs obtenues sur un problème donné permettent ainsi de justifier, ou de rejeter, la représentation sous forme d'arbre.


 

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Borchiellini Carole


 

Vers une classification phylogénétique : le cas des démosponges


 

Centre d'Océanologie de Marseille, Station marine d'Endoume, UMR 6540 DIMAR, rue de la Batterie des Lions, 13007-Marseille


 

La systématique des démosponges, classiquement définie comme une classe au sein du phylum des spongiaires, s'est toujours révélée particulièrement difficile, car ces organismes ne présentent qu'un nombre limité de caractères morphologiques, presque exclusivement le squelette, qui sont très difficiles d'apprécier en terme d'homologie. De ce fait, la classification des démosponges a toujours été très variable selon les auteurs.


 

Le consensus actuel concernant la classification supraordinale des démosponges repose sur la classification publiée suite au travaux de Lévi en 1956 qui distingue trois sous-classes fondées sur la différence dans le mode de reproduction : les Ceractinomorpha, les Tetractinomorpha et les Homoscléromorpha. Mais la progression des connaissance sur le mode de reproduction des éponges depuis lors, a mis à jour de nombreuses exceptions. Des problèmes similaires se posent presque à tous les niveaux de la classification quel que soit le caractère utilisé. La classification actuelle des spongiaires n'est donc pas encore phylogénétique.


 

Nous avons entrepris une révision complète de la systématique des démosponges par le séquençage conjoint de l'ADNr 28S et 18S sur un grand nombre d'espèces. Les résultats obtenus contredisent de façon importante la classification actuelle. Nous avons pu mettre en évidence la non-homologie de certains caractères utilisés comme critères de classification de même que nous avons pu positionner dans l'arbre phylogénétique obtenu certaines espèces de démosponges, comme les démosponges sans squelette, qui n'avaient pas pu l'être auparavant, compte tenu précisément de l'absence de squelette. Nous avons ainsi pu tester a posteriori les hypothèses évolutives émises par de nombreux taxonomistes concernant l'absence du squelette dans plusieurs genres de démosponges.


 

Ce travail a permis d'entamer une réévaluation, sous la contrainte de la nouvelle topologie obtenue par les données moléculaires, des caractères morphologiques en terme d'homologie et d'évolution.


 

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Miller Wolfgang J.


 

Molecular domestication of mobile DNAs and their role in host genome evolution.


 

Institut for Medical Biology, Dept General Genetics, Waehringerstr. 10, A-1090 Vienna, Austria


 

Transposable elements are short but complex pieces of DNA or RNA containing a streamlined minimal-genome with the capacity for its selfish replication in a foreign genomic environment. Cis-regulatory sections within the elements orchestrate tempo and mode of TE expression. Proteins encoded by TEs mainly direct their own propagation within the genome by recruitment of host-encoded factors. On the other hand TE-encoded proteins harbor a very attractive repertoire of functional abilities for a cell. These proteins mediate excision, replication and integration of defined DNA fragments. Furthermore, some of these proteins are able to manipulate important host factors by altering their original function.
 

Thus, if the host genome succeeds in domesticating such TE-encoded proteins by taming their "anarchistic behavior" such an event can be considered as an important evolutionary innovation for his own benefit.


 

In fact, the domestication of TE-derived cis-regulatory modules and protein coding sections took place repeatedly in the course of genome evolution. We will present prominent cases that impressively demonstrate the beneficial impact of TEs on host biology over evolutionary time. Furthermore, we will propose that molecular domestication might be considered as a resumption of the same evolutionary process that drove the transition from "primitive genomes" to "modern" ones at the early dawn of life: the adaptive integration of a short piece of autonomous DNA into a complex regulatory network.


 

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Mary Charles, Laporte Catherine, Bonhomme François, Mitchell Michael et Reininger Luc.


 

Polymorphism of the mouse Cd22 gene due to 5' UTR short interspersed nucleotide elements


 

INSERM U399, Faculté de Médecine, 27 bd Jean Moulin, 13385 Marseille cedex 5, France


 

The Cd22 gene encodes a B lymphocyte-specific adhesion molecule that modulates B-cell antigen receptor-mediated signal transduction, and is allelic to a susceptibility locus to murine lupus-like autoimmune disease.


 

RT-PCR analysis of mRNAs from the lupus-prone NZW mouse indicated that they differ in the lengths of their 5' untranslated regions (UTR). By sequence analysis, we determined that this size difference is the result of the presence in the 2nd intron of a cluster of short interspersed nucleotide elements (SINEs), in which a B1 element provides cryptic splice sites. The functional consequences of aberrantly spliced mRNAs are supported by a lower upregulation of CD22 membrane expression on activated B cells from strains bearing the Cd22a allele. Studies aimed at determining the form of this polymorphism in the genus Mus revealed that it was distributed across three species M. spretus, M. macedonicus and M. spicilegus, and five different M. musculus subspecies, but with a low frequency in M. m. domesticus, suggesting that an actual deletion event might have occurred within the nascent M. m. domesticus subspecies. Polymorphism described here is evidence for the potential of the nonviral B1 family of retroposons to affect the structure and expression of genes.


 

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Alimi Jean-Philippe, Poirot Olivier, Lopez Fabrice, Abergel Chantal, Monchois Vincent, and Claverie Jean-Michel


 

ORFans are real genes in E. coli : RT-PCR validation and structural genomics.


 

Structural and Genetic Information Laboratory, UMR1889 CNRS-AVENTIS, 31 rue du Chemin Joseph Aiguier, Marseille 13402 cedex 20 France - URL: http://igs-server.cnrs-mrs.fr


 

Despite the accumulation of sequence information sampling from a broad spectrum of phyla, newly sequenced genomes continue to reveal a high proportion (50% to 30%) of uncharacterized genes, including a significant number of strictly "orphan" genes, i.e. putative ORFs without any resemblance to previously determined protein-coding sequences. Most genes found in databases have only been predicted by computer methods and have never been experimentally validated. While theoretical evolutionary arguments support the reality of genes when homologues are found in a variety of distant species, this is not the case for orphan genes. Here, we report the direct RT-PCR assay of 25 strictly orphan ORFs of Escherichia coli .


 

Two growth conditions, exponential and stationary phases, were tested. Transcripts were identified for a total of 19 orphan genes, with 2 genes found to be expressed in only one of the two growth conditions. Our results suggest that a vast majority of E. coli ORFs presently annotated as "hypothetical" correspond to bona fide genes. By extension this implies that randomly occurring "junk" ORFs have been actively counter selected during the evolution of the dense E. coli genome. Expression, protein purification and 3-D structure determination by X-ray diffraction is currently attempted for 5 E.coli ORFans. We will report on the progress of this exploratory "structural genomics".


 

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Joseph P. A., Fichant G., Quentin Y. and Denizot F.


 

Conservation of a genetic link between two-component regulatory systems and ABC permeases in a particular group of Bacteria.


 

LCB - IBSM - CNRS, 31 chemin Joseph Aiguier, 13009 Marseille


 

When comparing the location of two-component systems and ABC transport systems on the Bacillus subtilis chromosome, nine cases of close proximities between genes encoding these two systems were found. In three instances, i) the organization of the different genes is conserved, ii) each of the functionally related components showed high similarities not only at the protein level but also at the nucleic level. These suggest that the three genetically linked systems were obtained by successive duplications of the entire chromosomal region. In order to detect if such a genetic association is found in other bacteria, we looked for the presence and proximity of similar systems in other bacterial genomes.


 

We used each components (Nucleotide Binding Domains (NBD), Membrane Spanning Domain (MSD), Histidine Kinase (HK) and Response Regulator (RR)) of the three associated systems, as query in blast program to scan genomes either entirely sequenced (blast P2) or from which sequence was in progress (tblastn). When a protein presenting similarities was detected, the vicinity of its corresponding gene was analyzed for the presence of genes encoding the other components. Finally, all detected proteins belonging to the same functional class were aligned using ClustalW and trees were computed using the Neighbor Joining method. The two component and ABC permeases similar to the duplicated systems detected in B. subtilis were only found in other low G+C Gram positive bacteria as Clostridium acetobutilicum, Clostridium difficile, Staphylococcusaureus, Streptococcus mutant and Streptococcuspneumoniae but not in the mycoplasma. Evolutionary tree reveals that all the RR found constitute a sub-family of the OmpR response regulator family. In addition, analysis of the gene organization shows that each of them is genetically linked to an ABC permease. The NBD of these ABC transport systems constitute a particular class in the NBD sub-family 9 (http://ir2lcb.cnrs-mrs.fr/ABCdb/). The association between two-component and ABC transport systems might have a common origin in the Bacillus/Clostridium group. All these observations suggest that both systems might undergo functionally constraints and be involved in the same physiological process.


 

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Coelho, M.M.; Collares-Pereira, M. J.; Alves, M.J.; Duarte, T. & Dowling, T*.


 

Leuciscus alburnoides complex: a case-study of evolution in action through hybridization and unisexuality


 

Centro de Biologia Ambiental/Departamento de Zoologia , Bloco C-2, 3º Piso 1749-016 Lisboa, Portugal,


 

*Department of Biology, Arizona State University, Tempe, Arizona 85287-1501, USA.


 

Leuciscus alburnoides is an endemic cyprinid fish found in Iberian inland waters, which comprises diploid and polyploid forms and is involved in mechanisms of unisexual reproduction. Recent studies on L. alburnoides revealed the existence of several features, e.g. recombination of homospecific genomes in triploid females, ploidy shifting, participation of hybrid males in perpetuation of the complex and meiosis in tetraploid hybrid males.


 

These features make it unusual in the context of unisexual vertebrates, and a promising system for understanding how lineages may compensate for the disadvantages of unisexuality. The present study has the objective of enhancing knowledge about the genetic structure, dynamics and evolutionary potential of the L. alburnoides complex by: 1) finding genetic markers for genomic characterisation of the distinct forms and investigation of the sex-determination system; 2) further examining the reproductive modes of L. alburnoides.


 

To assess the first question, a genetic survey of unisexual populations from the Tejo and Guadiana basins have been performed using microsatellite markers and chromosome banding. The implementation of the second objective involve experimental crosses, and the analysis of progenitors and respective progenies using the above mentioned genetic markers. The study of such fish complex is an excellent opportunity to provide some insight into the evolutionary significance of unisexuality and of the role of hybridization and polyploidy in animal evolution.


 

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Thomas Stach


 

Modern morphological investigations on the "phylotypic stage" of the European amphioxus (Branchiostoma lanceolatum)


 

Lehrstuhl für Spezielle Zoologie, Auf der Morgenstelle 28, 72076 Tübingen, Germany


 

The early larval stage of the European lancelet Branchiostoma lanceolatum has been investigated by means of immunohistochemistry and transmission electronmicroscopy. Monoclonal antibody labelling against acetylated tubulin in combination with confocal laser scanning microscopy revealed the detailed three-dimensional arrangement of nervetracts and ciliary structures. The preoral pit, a homologous structure to craniate Rathke's pouch, is shown to be innervated.


 

A complex nerve-plexus underlying a rostral epidermal papilla is discribed for the first time.No segmental structures were revealed in the nervous system by this method. The well known asymmetry of the larval stage in amphioxus is also seen in the peripheral nerves. Homologies to craniate and tunicate structures and possible functions are considered. The concept of the "phylotypic stage" is briefly discussed.


 

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Thomas Stach


 

Development of trunk muscles and associated structures in Branchiostoma lanceolatum


 

Lehrstuhl für Spezielle Zoologie, Auf der Morgenstelle 28, 72076 Tübingen, Germany


 

Developmental stages of Branchiostoma lanceolatum were examined, combining light and electron microscopical techniques. Serial sections of specimens were prepared, and the ontogeny of the mesodermal segments studied from the neurula to the early larval stage. The origin of the mesoderm from the archenteron was confirmed. The close contact between the neural tube cells and the prospective myocytes is established early in neurula stages, before the myocytes are differentiated. Two cell types are present in a mesodermal segment from neurula stages on: the medial myoblasts, which develop into the myocytes (= myofibrillae = myolamellae), and a lateral cell group, which becomes coelothelial during development. The latter cell group is possibly homologous to the craniate dermatome. Tissue resembling the sclerotome of craniates was not observed. A low rate of mitosis suggests, that differentiation rather then cell division and cellular migration, is the preferred developmental mode in the mesoderm of cephalochordates in this stages. In contrast to adult individuals only one type of myocytes is present in early larvae.


 

They are similar to the deep lamellae of the adults. It is suggested tentatively, that the lack in superficial lamellae is correlated functionally to the preference of the larvae to "hover" by ciliar propulsion, whereas adults rely on muscular propulsion entirely. In addition the number of myocytes per segment is considerably lower in developmental stages than in the adults: 15 - 25 versus >1000.


 

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Laudet Vincent and escriva Hector


 

Nuclear receptors in amphioxus: implications in the evolution of new morphological structures


 

Laboratoire de Biologie Moléculaire et Cellulaire, CNRS UMR 5665, Ecole Normale Supérieure de Lyon, 46 allée d'Italie, F-69364 Lyon cedex 07, France


 

Nuclear receptors are a superfamily of ligand activated transcription factors that are conserved through evolution of all metazoans. Our phylogenetical studies suggest that two waves of gene duplications took place during the evolution of the superfamily. First, giving a subdivision in six subfamilies and second (specifically in vertebrates) giving several paralogues for each gene.


 

We have focussed our attention in the role of such duplications in the apparition of new structures and metabolical pathways in vertebrates. Thus, our system model is amphioxus which is placed before the specific gene duplication of vertebrates but present a pattern of development comparable to them, although somewhat simpler. We have choosen two nuclear receptors in our sudy (the retinoic acid receptor, RAR, and the orphan receptor TR2/4), due to their implication in the development of different structures in vertebrates. We have foccused the study in the development of the gill slits as the evolutive precursors of an important morphological structure, the jaws.


 

We present here, expression, and functional studies of RAR, and TR2/4 that demonstrate their role in the formation of the amphioxus gill slits.


 

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Garcia-Fernàndez Jordi


 

Amphioxus Hox cluster: the simplest, the richest


 

Departament de Genètica, Facultat de Biologia, Universitat de Barcelona, Av. Diagonal, 645, 08071 Barcelona, SPAIN


 

Résumé non communiqué


 

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Abi Rached Laurent, Pontarotti P, Inoko H and Shiina T.


 

Investigation of the Major Histocompatibility Complex region origin : the amphioxus contribution.


 

Phylogénomique. INSERM Unité 119, 27 bd Leï Roure, 13009 Marseille, France


 

Department of Genetic Information, Division of Molecular Life Science, Tokai University School of Medicine, Bohseidai, Isehara, Kanagawa 259-1193, Japan.


 

Most of the genes located in the Major Histocompatibility Complex (MHC) region result from cis duplication and exon shuffling, and constitute several multigenic families. The exon shuffling occurred close to and before the radiation of jawed vertebrates. This conclusion is based on the fact that the genes issued from such rearrangements (in particular MHC class I and class II genes) and their corresponding function are only found in jawed vertebrates.


 

In the vicinity of these genes forming multigenic families are found other genes called anchor genes, which are single copy in this portion of genome. It should be noted that the anchor genes are stable in evolution, and have evolved more slowly than genes forming multigenic families. Indeed unlike genes forming multigenic families, anchor genes are found in non-vertebrate species. Some of the MHC anchor genes are found in three other genomic regions (representing paralogous regions). These could be the remains of two large scale duplications that occurred after the separation of cephalochordate ancestors and those of jawed vertebrates. Our hypothesis is that the genetic information contained in these regions became redundant in those species whose ancestor genomes underwent two rounds of duplication.


 

Genomic rearrangement (duplication, exon shuffling, etc.) was permitted in this region, even if important genes may have been deleted during this process, with no deleterious effect. These different rounds of cis-duplication and exon shuffling allowed the emergence of new genes participating in novel biological functions i.e. adaptive immune responses. As a corollary, such chromosomal rearrangements had to be absent in species where large scale duplications did not occur, since gene deletions would have been deleterious.


 

This hypothesis is currently tested in the laboratory by analysis of the amphioxus MHC-like region. As this region was probably not quadruplicated in this species lineage, the formation of the MHC multigenic families have probably not been permitted. So it may be possible to find genes derived from ancestral genes that gave rise to the multigenic families of the MHC, in synteny with MHC anchor genes.


 

Several anchor genes have already been cloned in the amphioxus, as well as the corresponding genomic regions. Phylogenetic analysis of these genes indicate that the amphioxus cloned anchor genes are orthologous to all the vertebrate paralogs. This supports the occurrence of large scale duplications after the separation of cephalochordates and vertebrates. Furthermore, analysis of the genomic regions around some of these genes shows that, at least, several vertebrate syntenies are preserved in the amphioxus.


 

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Cañestro Cristian, Albalat Ricard and Gonzàlez-Duarte Roser.


 

Insights of a gene family expansion through the vertebrate evolution: the ADH3 of amphioxus.


 

Departament de Genètica, Facultat de Biologia, Universitat de Barcelona, Av. Diagonal, 645, 08071 Barcelona, SPAIN


 

The increase in the number of genes during animal evolution illustrates gene family expansions and the acquisition of new phenotypic traits at key evolutionary stages. Genome duplications, which occurred at the base of the vertebrate radiation appear to be linked to the extensive multiplicity of the protein families already described in vertebrates. As a gene family model we have focused in the alcohol dehydrogenase (ADH), which belongs to a complex enzyme system: the medium-chain dehydrogenases/reductases (MDR). Different classes of ADH can be found in the vertebrate lineage, of which at least six are presently known in mammals. Class 1, the classical ethanol-active form, and class 3, the glutathione-dependent formaldehyde dehydrogenase, are the ones furthest investigated in different animal clades.


 

We have analized the amphioxus (B. floridae and B. lanceolatum) ADH3 genomic structure as well as the full cDNA sequence. Southern blot analysis indicates that amphioxus ADH3 gene is encoded by a single gene located in the methylated fraction of the genome. No ethanol-active ADH classes have been detected. A high level of intra-specific variability has been observed in this genomic region, due to imperfect tandem repeats expanding the intron-exon boundaries. Moreover, further experiments suggested intra-individual somatic polymorphism concerning repeat number.


 

Northern blot analysis revealed a single 1.4 kb transcript. In situ hybridizations showed Adh3 expression restricted to particular embryonic cell types, in contrast with the ubiquitous expression already reported in mouse and the proposed housekeeping function for this gene. Evolutionary studies date the ADH3-ADH1 duplication 500 million years ago, more linked to the "isoform burst" before the gnathostome radiation than with the two rounds of genome duplication postulated at the base of vertebrate evolution.


 

The ADH3 protein could also be used as a molecular clock to date the "Cambrian explosion" in the late Neoproterozoic. Under the ADH3-clock protostomes-deuterostomes and cephalochordates-vertebrates diverged around 740 and 690 million years ago, respectively.


 

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Pontarotti Pierre


 

Did large scale duplication occurred in our chordate ancestors ?


 

Phylogénomique. INSERM Unité 119, 27 bd Leï Roure, 13009 Marseille


 

We tested the hypothesis that different gene ancestors duplicated at the same time around 600 million years ago before the jaw vertebrate radiation and most likely this occurred en block . We focused on anchor genes present in the MHC and its three paralogous region ( see Laurent Abi Rached abstract) For that, multiple alignments were constructed using Clustal X on selected gene families. To determine the major groups of paralogous/orthologous genes of the different sequences obtained from Genbank, phylogenetic trees were constructed based on a Poisson Correction distance with a pairwise deletion comparison. All the trees are rooted on midpoint. After that, the groups were distinguished by high distance values and supported by high Bootstrap Proportion .These groups were then analyzed separately using Gu's program. (see André Gilles Abstract). We found a divergence time of around 600 M years ago by this method. Orthologs of these genes have been cloned in amphioxus (see Laurent Abi Rached abstract) and phylogenetic analysis is congruent.


 

These results are consistent with large scale genome duplication of the MHC-like region prior to the divergence of the jawless and jawed vertebrates; however we cannot draw this conclusion at the whole genome level, and the main message of this presentation will be that this kind of careful and laborious analysis should be undertaken on different genome portions to decide whether or not whole genome duplications occurred.


 

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Gibert Jean-Michel, Rabet Nicolas, Quéinnec Éric, Mouchel-Vielh Emmanuèle, Deutsch Jean.


 

Le curieux plan d'organisation des Cirripèdes (Crustacés) : le point sur la génétique de leur développement. / The cirripedia body plan


 

Équipe développement et évolution ; biologie moléculaire et cellulaire du développement,; UMR 7622, CNRS et Université P et M CURIE (PARIS 6)


 

Why Barnacles do not develop an abdomen?


 

Barnacles (Cirripedes) are crustaceans highly modified by a fixed way of life. Contrary to most crustaceans, they never develop a complete abdomen. Together with other morphological characters, this weird feature constitutes a shared characteristic (synapomorphy) of the whole Cirripedia. As an attempt to understand the genetic basis of this peculiar character, we undertook a study of genes involved in the body design in other arthropods.


 

Two engrailed genes are present in cirripedes. Their expression pattern shows two cephalic stripes corresponding to the maxillulary and maxillary segments, and six stripes corresponding to the six thoracic segments. Unexpectedly, five more small stripes are located between the sixth thoracic segment and the telson. We interpret this pattern as a clue for a vestigial abdomen. This vestigial abdomen can be seen even at early larval stages as a group of small cells separated from the large aligned thoracic cells. The vestigial abdomen is moved dorsally by the growth of the thorax.


 

In both protostomes and deuterostomes the caudal gene is expressed at the posterior end of the body. It has even been proposed that it could be the homeotic gene corresponding to this part of the anterior to posterior axis. We isolated a partial cDNA sequence of the caudal gene of the rhizocephalan cirripede Sacculina carcini, and examined the expression of this gene by in situ hybridization during embryonic and larval development. The Sacculina caudal gene is expressed early in embryogenesis, in a region that eventually gives rise to the caudal papilla. During larval development, caudal expression is quite dynamic. It is first expressed in the whole thorax, and eventually restricts itself to the posterior end of the thorax. Noteworthy, caudal is never expressed in the vestigial abdomen.


 

We examined the Hox repertoire of three species representative of the three cirripede orders. We failed to reveal the presence of an abdominalA orthologue, whereas it was found in an ascothoracid species. Ascothoracids, assumed to be the sister-group of Cirripedia, possess a six-segmented thorax like cirripedes, followed by an abdomen composed of four to five segments.


 

We conclude that a part of the developmental genetic program needed to form an abdomen is still present in cirripedes (engrailed), but that another part might have been lost (abdominalA) or impaired (caudal) during evolution. The lack of expression of caudal in the cirripede vestigial abdomen may be compared to the effects of a dominant negative form of the gene in ascidian embryos, resulting in defective tail formation. This suggest a conserved morphogenetic function of caudal in both protostomes and deuterostomes in posterior elongation.


 

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Niculita H., Petrochilo E.


 

Caractérisation moléculaire de l'orthologue abdominal A chez Myrmica rubra / Molecular caracterisation of abdominal A ortholog in Myrmica rubra


 

Équipe développement et évolution ; biologie moléculaire et cellulaire du développement,; UMR 7622, CNRS et Université P et M CURIE (PARIS 6)


 

Chez Drosophila, le gène homéotique abdominal-A détermine, lors du développement, l'identité des segments abdominaux antérieurs. L'abdomen comme le thorax présentent des différences morphologiques entre insectes. L'évolution de ces différences est, probablement, contrôlée par des changements de la fonction des gène(s) homéotique(s) sélecteur(s) et / ou de celle de leurs gènes cibles. Le phénotype des Myrmicinae suggère une transformation homéotique naturelle comme celle observée chez un certain nombre de mutants abdominal-A Drosophila ou Tribolium. Nous présentons ici l'organisation du gène orthologue abdominal A chez Myrmica rubra, ainsi que les séquences des protéines putatives. Ces deux protéines prédites présentent des séquences N-terminal comparables à celles qui seraient synthétisées à partir des orthologs abdominal-A connus chez Drosophila et chez Tribolium.


 

Mots-clés : Myrmica rubra, abdominal-A, gène sélecteur homeotique, évolution morphologique.


 

The Drosophila homeotic gene abdominal-A is important for developpemental decisions in the anterior abdomen. Insects vary considerably with respect to abdominal morphology, and changes in the function of homeotic selector gene(s) and / or downstream genes under their control presumably have been important for the evolution of these differences.
 

The phenotype of the Myrmicinae ants is sugestive of a natural homeotic transformation like same mutations in abdominal-A of Drosophila or in abdominal-A ortholog of Tribolium. Here we present the organisation of abdominal-A ortholog of Myrmica rubra and the sequences of its predicted proteins.


 

Key words : Myrmica rubra, abdominal-A, homeotic selector gene, morphological evolution


 

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Manuel Michaël


 

Cloning and characterization of a brachyury homologue from the calcareous sponge.


 

Station Marine d'Endoume, Rue de la Batterie des Lions 13 007 MARSEILLE


 

T-box genes have begun recently to receive much attention as a new family of transcription factor with important roles in metazoan development. These factors are characterized by the sharing of a highly conserved DNA-binding domain of about 200 aa, the T-domain (encoded by the T-box). The most famous member of the T-box family, Brachyury (the T gene), has a critical role in mesoderm specification and the gastrulation process in vertebrates. Among triploblasts, homologues are known from urochordates, hemichordates, echinoderms, and Drosophila. Expression occurs in various cell and tissue types but seems to be correlated with the existence of invaginating structures. Recently, two Brachyury homologues have been isolated from the cnidarian Hydra vulgaris. One of them, HyBra1, is expressed in the endoderm of the hypostome (oral region) and appears to play a role in head formation. We have cloned and characterized a brachyury homologue from the calcareous sponge Syconraphanus. This is the first member of the T-box genes family reported from sponges, the most basal metazoans. Evolutionary implications of data obtained on this gene will be discussed.


 

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Casanova Jean-Paul, Duvert Michel et Perez Yvan


 

Intérêt phylogénétique de l'histologie et cytologie comparées des chaetognathes


 

Laboratoire de Biologie Animale (Plancton), UPRES Biodiversité, Université de Provence, 3, Place Victor Hugo, 13331 - Marseille Cedex 3, France.


 

?Laboratoire de Cytologie, Université de Bordeaux II, 146 rue Léo Saignat, 33076 - Bordeaux Cedex, France.


 

Les chaetognathes sont un petit phylum marin (une centaine d'espèces) qui, les études modernes ne cessent de le confirmer, sont complètement isolés au sein du règne animal. En effet, les données de phylogénies moléculaires s'accordent pour les enraciner tôt dans le Cambrien, bien avant la différenciation entre protostomiens et deutérostomiens, avec une radiation rapide et récente des espèces planctoniques. Par ailleurs, ils n'ont ni appareil respiratoire, ni circulatoire, ni excréteur ; les glandes y sont exceptionnelles et les cellules libres inconnues. Lorsque l'on a ainsi affaire à un animal dont le niveau organique est si faible, et dont la complexité architecturale se ramène pour l'essentiel à celle du niveau infratissulaire, deux voies classiques s'offrent à l'analyse :
 

- une voie intraphylétique, par la mise en évidence de particularités tissulaires/ cellulaires à l'intérieur du phylum et qui se démarquent de celles jugées fondamentales, c'est-à-dire appartenant au plan de construction des chaetognathes (caractères dérivés/caractères primitifs) ;
 

- une voie extraphylétique, par l'établissement de points de comparaison entre les niveaux précédents et des niveaux jugés équivalents chez d'autres animaux appartenant à d'autres phylums. A ce stade, on doit décider de ce qui relève de l'analogie et de l'homologie, ce qui est difficile. En effet, si l'homologie est parfois facile à repérer à l'intérieur d'un phylum (cas du muscle secondaire, qui a valeur de " marqueur biologique " des chaetognathes), elle est en revanche de peu d'utilité dans les recherches d'affinités phylétiques car son existence est contestée chez les invertébrés.


 

Ces deux voies, qui sont celles de l'anatomie comparée classique, devraient permettre d'établir des phylogénies dont la robustesse est d'abord fonction de la valeur des critères retenus. A ce propos, on peut penser que le poids des contraintes est extrême au niveau moléculaire ; par contre, il le sera à des degrés moindres au fur et à mesure que l'on s'en éloigne, vers celui des organites, des interactions cellulaires, des types de cellules et de tissus.


 

Une cytologie-histologie comparée serait-elle réalisable et pertinente dans la mise en ordre de cet étrange phylum ainsi que dans la précision de sa position phylogénique ? C'est ce que nous présentons ici et que nous confronterons ultérieurement aux résultats d'un projet qui débute, visant à l'étude des gènes impliqués dans les programmes du développement.


 

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Duret Laurent, Mouchiroud Dominique


 

Organisation en isochore du génome des mammifères: sélection ou biais mutationnel ?/ Isochore organization of mammalian genome : selection of mutational bias ?


 

Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive, UMR 5558 - CNRS Université Claude Bernard, 43, Bd du 11 Novembre 1918, 69622 Villeurbanne cedex, France


 

Le génome des mammifères est une mosaïque de grandes régions bases G+C. L'existence de ces grandes régions de composition globalement homogène (appelées isochores) a été démontrée dés le courant des années 70 par des techniques de centrifugation en gradient de densité, et a ensuite été confirmée par des analyses statistiques de séquences. Récemment, l'analyse des données issues des grands programmes de séquençage (séquences de plus de 100 kb disponibles dans GenBank), a confirmé que la composition en bases G+C des séquences génomiques humaines varie fortement, de 33% à 62%. Cette organisation en isochore est corrélée avec d'autres propriétés des génomes: densité en gènes, longueur des introns, distribution des séquences répétées, réplication tardive ou précoce, recombinaison, composition en dinucléotides. Cependant, la signification biologique de cette variabilité à grande échelle de la composition en G+C reste encore très discutée.


 

Est-ce que cette organisation en isochores est le résultat d'une pression de sélection sur la composition en bases, ou bien est-ce que cette structure reflète simplement une variabilité des processus mutationnels le long du génome ? Différents travaux ont été récemment publiés, portant sur la question de la date d'apparition des isochores riches en G+C au cours de l'évolution des vertébrés, sur l'étude de la variabilité des patterns de mutation le long du génome (données de polymorphisme ou d'analyse de pseudogènes) et sur les relations entre isochores et profil d'expression des gènes. Nous discuterons de ces données nouvelles et de leur apport en faveur de l'une ou l'autre de ces hypothèses.


 

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Ponger Loic


 

Les ilots CpG, le profil d'expression des gènes et la structure en isochores


 

Laboratoire Biométrie et Biologie Evolutive, Université Lyon 1, 43 boulevard du 11 Novembre 1918, 69622 VILLEURBANNE Cedex, France


 

Dans les génomes de Vertébrés, le dinucléotide CpG est présent à une fréquence inférieure à celle attendue d'après la composition en bases G et C. Cette déplétion est due à la méthylation et la mutation spécifique des cytosine présentes dans les doublets CpG. Paradoxalement, certaines portions du génome se caractérisent par un évitement moindre des doublets CpG et par une absence de méthylation: ce sont les îlots CpG.


 

De nombreux travaux semblent indiquer l'existence d'une relation entre les îlots CpG et l'expression des gènes. Notamment, tous les gènes ubiquitaires possèdent un îlot CpG sur le site d'initiation de la transcription alors que cela ne concerne que 25% des gènes tissu spécifiques (Larsen et al, 1992).


 

La distribution des îlots CpG est aussi associée à la structure en isochores des génomes: les îlots CpG sont concentrés dans les isochores riches en bases G et C (Aissani et Bernardi, 1991).


 

Nous avons analyse la présence et la structure des îlots CpG au niveau du site d'initiation de la transcription (îlots "start") de 840 gènes humains en tenant compte simultanément de leur profil d'expression et de la composition locale en bases G et C. Nos résultats montrent que la distribution des îlots CpG "start" varie avec la composition en bases. Dans les isochores pauvres en bases G et C, les gènes ayant une expression large sont plus souvent associes a un îlot CpG que les gènes tissus spécifiques. Au contraire, dans les isochores riches en bases G et C, les gènes sont fréquemment associés à un îlot, indépendamment du profil d'expression des gènes.


 

La comparaison de leur structure ne montre aucune différence entre les îlots "start" associés aux gènes tissu spécifiques et ceux associés aux gènes ubiquitaires. Ce résultat est contraire à ceux observés par Edwards (1990) et suppose donc l'existence d'un mécanisme unique pour le maintien des îlots "start". En revanche, les îlots "start" sont plus grands, plus riches en doublets CpG et en bases G et C que les autre îlots situés en amont ou en aval. L'analyse plus fine du profil d'expression semble indiquer que 95% des gènes exprimés au stade précoce de l'embryon possèdent un îlot "start", indépendamment du profil d'expression. L'interprétation de ces résultats ainsi que l'analyse comparative avec les génomes murins seront développées au cours de l'exposé.


 

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Marais Gabriel, Mouchiroud Dominique et Duret Laurent


 

La recombinaison augmente-t-elle l'efficacité de la sélection - La réponse fournie par l'usage des codons chez Caenorhabditis elegans et Drosophila melanogaster / Recombination and selection


 

"Biométrie Moléculaire, Evolution et Structure des Genomes", Laboratoire "Biométrie et Biologie évolutive" UMR 5558, Batiment 711 - 1er etage, Universite Claude Bernard - Lyon 1, 43 Bvd du 11 novembre 1918, 69622 VILLEURBANNE cedex


 

La compréhension des facteurs responsables des variations des patrons mutationnels et de l'efficacite de la sélection naturelle le long des chromosomes est un prérequis pour décrypter les séquences génomiques. Les modèles de génétiques de populations prédisent une corrélation positive entre l'efficacite de la sélection naturelle à un locus donné et le taux local de recombinaison a causé des effets Hill-Robertson (balayage sélectif et sélection d'arrière-plan). L'usage des codons est considéré comme un des exemples les plus frappants qui supportent cette prédiction à l'échelle moléculaire.


 

Dans une grande variété d'espèces dont Caenorhabditis elegans et Drosophila melanogaster, l'usage des codons est essentiellement faconné par la sélection agissant sur l'efficacite de la traduction (sélection traductionnelle). Le biais de l'usage des codons est corrélé positivement avec le taux de recombinaison chez la drosophile ce qui soutient apparamment l'hypothèse qui stipule que la sélection traductionnelle est améliorée par la recombinaison. Nous avons montré que cette corrélation se retrouve également chez C. elegans. Cependant, chez le nématode comme chez la mouche, cet effet est dû à un biais mutationnel vers G,C dans les régions où la recombinaison est forte. Ce biais est probablement provoqué par la machinerie recombinationnelle elle-même. Les variations du biais de l'usage des codons et la composition en base chez ces espèces semblent essentiellement déterminés par des biais mutationnels dépendants de la recombinaison plutôt que par des effets sélectifs.


 

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Clark Melody S.(1), Pontarotti Pierre(2), Gilles André(2), Kelly Alison(3) and Elgar Greg(1)


 

Identification and characterisation of an ancient b proteasome subunit cluster in the Japanese pufferfish (Fugu rubripes)


 

1Fugu Genomics, HGMP Resource Centre, Wellcome Genome Campus, Hinxton, Cambridge, CB10 1SB. UK.


 

2Institut de Cancérologie et d'Immunologie de Marseille, INSERM U119, 27bd Lei Roure, 13009 Marseille, France.


 

3Department of Medicine, Level 5, Box 157, Addenbrooke's Hospital, Hills Road, Cambridge, CB2 2QQ. UK.


 

The LMP2, LMP7 and MECL-1 genes code for b-type subunits of the proteasome, a multimeric complex that degrades proteins into peptides as part of the major histocompatibility complex (MHC) class I-mediated antigen presenting pathway. These gene products are up-regulated in response to infection by interferon g and replace the corresponding constitutively expressed subunits (X, Y and Z) during the immune response. In mammals, the LMP2 and LMP7 genes both reside within the class II region of the MHC (6p21.3), whilst MECL-1 is located at 16q22.1.


 

This linkage relationship is maintained in other vertebrates, although so far there is no data as to the relative location of MECL-1. We have identified all three interferon g regulated b-type proteasome subunits in Fugu, which are present as a cluster within the Fugu MHC Class I region. In this species, the proteasome subunit organisation represents a more primitive arrangement, supporting the theory that these genes arose from a tandem triplication event from a single primordial X/Y/Z-like gene to produce X, Y and Z, followed by whole chromosome duplication event to produce two separate loci containing X,Y,Z and LMP2, LMP7 and MECL-1. Also within this cluster is an LMP2-like subunit (which seems specific to all teleosts tested so far) and a closely linked LMP7 pseudogene, indicating that within Fugu and potentially other teleosts, there has been an additional regional duplication involving these genes. A brief overview will also be given of the MHC region in Fugu.


 

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Roest Crollius H., Jaillon O., Dasilva C., Bouneau L., Fizames C., Bernot A., Wincker P., Brottier P., Quetier F., Saurin W., Weissenbach J.


 

Human gene number estimate provided by genome-wide vertebrate comparative analysis using Tetraodon nigroviridis DNA sequence.


 

Genoscope et CNRS FRE2231, 2 rue Gaston Cremieux, 91057 Evry Cedex, France. 33 01 60 87 25 89 France


 

The coding fraction of human genes is estimated to represent less than 5% of the genome and is difficult to identify accurately and exhaustively. However, it is well known that sequence conservation in genes between distant species can be used to identify such coding regions. Here we report on a method to identify human genes by virtue of their conservation in the Tetraodon nigroviridis genome, a pufferfish distant by approximately 400 million years from humans. The basis for this work is the sequence of 33 % of the Tetraodon genome in single reads of average length ~900 bp. We show that a corresponding fraction (30%) of human exons can be rapidly and specifically detected in anonymous DNA with less than 1% false predictions. Calibration was performed on annotated pufferfish and human genes, to define the conditions in which the BLAST algorithm will rapidly generate alignments with a high specificity and sensitivity in coding regions. A classification based on length and percentage of identity was subsequently performed to distinguish alignments that overlap exons from those that overlap introns. Results show that alignments that overlap exons respect a precise definition that can now be applied to any human DNA of unknown gene content to predict the position of coding conserved regions. This tool, called Exofish (Exon Finding by Sequence Homology) has been applied to the entire sequence of human chromosome 22, to the december 1999 version of the human working draft sequence, and to Unigene. Results indicate that the human genome contains between 28,000 and 34,000 genes. In addition, Exofish shows that sequences representing Unigene clusters contains less than 40% of the coding fraction of the human genome.


 

Exofish is therefore a tool that allows - for the first time - comparisons between very large fractions of vertebrate genomes in all 6 frames. It represents a powerful tool to identify genes in human genomic DNA and to estimate the coding fraction in cDNA collections. Exofish is available at http://www.genoscope.cns.fr/exofish


 

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Laloui Wassila


 

Analysis of genes coding for small subunit rRNA sequences of Phaeoacremonium species isolated from Vitis vinifera.


 

Unité de Physiologie Microbienne, Département de Biochimie et Génétique Moléculaire, 28, rue du Docteur Roux, 75015 Paris


 

A molecular analysis of Phaeoacremonium species isolated grapvine was undertaken from sequences of the small subunit rRNA, and the species placed within the overall Ascomycete classification. Neighbour-Joining analysis showed that the genus Phaeoacremonium is polypheletic. Great divergence is showed between Phaeoacremoniumchlamydosporum, Phaeoacremonuim aleophilum and Phaeoacremonium parasiticum. P. chlamydosporum appears to the closely related to the Chaetothyriales and the species P. parasiticum, and P. aleophilum were placed close to the Pyrenomycetes.


 

Key Words/ Ascomycetes, Vitis vinifera, Phaeoacremonium, Phylogeny, rRNA


 

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PopoviciI C, Birnbaum D, Roubin R


 

Identification of VEGFR (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor) related genes in the Ecdysozoan phylum and their characterization in C. elegans.


 

INSERM Unité 119, 27 bd Leï Roure, 13009 Marseille, France


 

We made a systematic analysis of the tyrosine kinase receptors (RTKs) in three metazoan genomes which have almost been completely sequenced, with a special emphasis on the VEGFR family.


 

In humans, 3 VEGFR have been described. Because RTKs have been particularly well studied, no other member will be detected in the part of the genome which is not yet sequenced. Last year, we presented the description of a family of 4 genes encoding related receptors in Caenorhabditis. elegans (T17A3.1, T17A3.8, F59F3.1, F59F3.5) and concluded to a specific expansion of this gene family in the nematode. This hypothesis was recently reinforced by the analysis of the Drosophila melanogaster genome which revealed the presence of only one putative VEGFR (CG8222), suggesting the existence of a single common ancestor of all VEGFR genes in the Ecdysozoan phylum.


 

In mammals, VEGFRs play a key role in vasculature formation thereby making intriguing their presence in nematodes. No RTK related to mammalian class III RTKs (PDGFR, FLT3...), close to VEGFRs were found in C. elegans and Drosophila. This class of RTK may have derived from VEGFRs in the vertebrate phylum and may represent a case of exaptation.


 

Comparative analysis of genomes and functions indicates that molecular cascades are often conserved between species. We will use C. elegans to study the cascade of events which occurred after the interaction of VEGFs with their receptors using biochemical and genetic tools.


 

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Tsitrone A. et David P.


 

Superdominance associative, mutation des gènes marqueurs et histoire des populations: une approche par coalescence
 

CEFE-CNRS, 1919 route de Mende, 34293 Montpellier Cedex 5


 

Les marqueurs moléculaires sont des outils essentiels pour résoudre des questions de génétique des populations telles que la nature des relations entre le génotype et le phénotype des individus. Les allozymes ont été utilisés largement à cette fin depuis des décennies : des corrélations positives entre le degré d'hétérozygotie des individus et leur " valeur sélective " (estimée à partir de la croissance, de la survie, ou de paramètres physiologiques variés) ont été ainsi rapportées chez les bivalves marins, les salmonidés, et les conifères. Pourtant, l'origine de ces relations est toujours discutée.


 

Les allozymes peuvent soit être directement responsables de l'effet hétérotique observé (superdominance directe), soit être associés à d'autres gènes eux-mêmes responsables des variations phénotypiques (superdominance associative). Depuis peu, l'utilisation de marqueurs ADN non codants permet de discriminer ces deux hypothèses, et de conclure souvent dans le sens de la superdominance associative. Néanmoins les modèles théoriques disponibles de superdominance associative sont plutôt adaptés à des marqueurs allozymiques qu'à des marqueurs ADN. En effet, ces modèles négligent généralement la mutation des gènes marqueurs, supposant que l'échelle de temps de ces processus mutationnels est très supérieure à celle des processus qui génèrent les relations génotype-phénotype. Or pour certains marqueurs ADN (e.g. microsatellites ou séquences nucléotidiques neutres) les mutations ne sont pas négligeables à une échelle de temps de quelques dizaines ou centaines de générations. Si les processus qui engendrent la relation génotype-phénotype se déroulent à la même échelle ou à une échelle plus grande, la mutation du marqueur devrait jouer un rôle. Par ailleurs, les effets de la mutation dépendront du type de marqueur (enzymatique, microsatellite, séquence nucléotidique neutre...) car ceux-ci diffèrent par le taux et le mode de mutation. Nous avons construit un modèle analytique de superdominance associative reposant sur une approche par coalescence.


 

Notre but était de quantifier le rôle de la mutation du marqueur sur les relations genotype-phénotype à travers la comparaison (i) de différents types de marqueurs génétiques, i.e., différents modèles et taux de mutation, (ii) de différentes histoires de population, impliquant des échelles de temps variées et (iii) de différentes mesures génotypiques en relation avec le modèle de mutation du marqueur. Pour ce dernier aspect, il s'agissait de rechercher des variables éventuellement plus adaptées que l'hétérozygotie pour révéler des corrélations avec le phénotype.


 

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