The essential numerical range and the Olsen problem

Vladimir Müller

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The essential numerical range and the Olsen problem Vladimir Müller Lille, 2010 Vladimir Müller The essential numerical range and the Olsen problem

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• Publié par: profil-urra-2012
• Nombre de lectures: 29
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

N˚d’ordre : 2251
`These
pr´esent´ee
pour obtenir
le titre de docteur
de l’institut national polytechnique de toulouse
´Ecole Doctorale : Biologie-Sant´e-Biotechnologies
Sp´ecialit´e : Biosciences V´eg´etales
Par M. C´edric Muller
Titre de la th`ese
D´eveloppement d’une m´ethodologie d’analyse de la
conservation de synt´enie chez les plantes
Du g´enome d’Arabidopsis `a celui du Tournesol
Soutenue le 22 Septembre 2005 devant le jury compos´e de :
Pr´esident C. Chevalet Directeur du G´enopˆole Midi-Pyr´en´ees, Toulouse
Rapporteur P. Leroy Directeur de Recherche, INRA, Clermont-Ferrand
Rapporteur S. Mouzeyar Charg´e de Recherche, INRA, Clermont-Ferrand
Examinateur T. Faraut Charg´e de Recherche, INRA, Toulouse
Co-Directeur L. Gentzbittel Professeur d’universit´e, ENSAT, Toulouse
Co-Directeur C. Bri`ere Charg´e de Recherche, CNRS, Toulouse
c C´edric Muller, 2005iiR´esum´e
Letournesol(Helianthus annuus L)estl’unedesprincipalesplantesol´eagineuses cultiv´ees.
L’´etudedesg`enessoustendantlesprincipauxcaract`eres agronomiquesestdifficileenraisonde
son grand g´enome pour lequel peu d’informations existent. Par ailleurs, les moyens financiers
et techniques sont loin d’ˆetre comparables `a ceux mis en place pour les c´er´eales ou d’autres
v´eg´etaux (carte physique, s´equenc¸age en masse de g´enome, d’ARNm, recherche des duplica-
tions, des transposons...). Pour ´etudier l’organisation du g´enome du tournesol, il a donc ´et´e
envisag´e une approche diff´erente bas´ee sur la conservation de synt´enie avec la plante mod`ele
Arabidopsis thaliana. Les informations relatives aux g`enes de la plante mod`ele transf´er´ees aux
s´equences ESTet ARNmdu tournesol permettent d’optimiser l’exploitation de ces s´equences.
Mon travail de th`ese a donc consist´e a` mettre au point une m´ethode d’analyse massive du
grand nombre de s´equences de tournesol puis de tester exp´erimentalement les r´esultats de
cette analyse afin d’obtenir de nouvelles informations sur l’organisation du g´enome du tour-
nesol et d’estimer la conservation de synt´enie avec Arabidopsis.
La mise en place de la m´ethodologie a abouti a` la cr´eation d’un serveur web appel´e Iccare.
Cetoutil bioinformatiquepermetla comparaison et l’analyse d’ungrandnombredes´equences
de diff´erents organismes v´eg´etaux ou animaux avec les s´equences codantes des g`enes de l’or-
ganisme mod`ele respectif, Homo sapiens pour les animaux et Arabidopsis thaliana pour les
v´eg´etaux. Les r´esultats sont pr´esent´es sous forme graphique en combinant les informations de
similitudes aux informations structurales des g`enes de l’organisme mod`ele (introns, r´egions
UTR). La combinaison de ces informations permet ainsi d’optimiser l’exploitation de ces
s´equences en utilisant les outils coupl´es `a Iccare (d´efinir des amorces ou des sondes). En
compl´ement de Iccare, Synteny Search (en cours d’ach`evement) est un site web qui permet
de rechercher les relations existantes entre les g`enes d’Arabidopsis et du riz (conservation de
synt´enie) ainsi que les relations de ces g`enes au sein d’un mˆeme g´enome (ils sont uniques,
dupliqu´es ou appartiennent a` des familles multig´eniques). Cet outil donne des informations
compl´ementaires sur les g`enes s´electionn´es `a partir d’Iccare afin de v´erifier et d’interpr´eter les
r´esultats exp´erimentaux (nombre de fragments amplifi´es ou de clones BAC positifs).
Iccare a permis de s´electionner, parmi 60 200 s´equences de tournesol, 20 691 s´equences
pr´esentant des similitudes avec 3 635 g`enes d’Arabidopsis. L’organisation du g´enome du tour-
nesoletlaconservationdesynt´enieavecArabidopsis ont´et´e´etudi´eesenutilisantdess´equences
EST de tournesol qui pr´esentaient des similitudes avec 195 g`enes localis´es sur le chromosome
5 de la plante mod`ele. Cent cinquante neuf d’entre elles ont servi `a d´efinir des sondes Overgodansdeuxr´egionsdiff´erentes.Lecriblaged’unebanquedeclonesBACaveccessondespr´esente
une efficacit´e sup´erieure `a 70%. Des amplifications PCR sur une quarantaine de clones BAC
positifs ont permis de confirmer la pr´esence des s´equences EST. Ce criblage a aussi d´emontr´e
que la banque utilis´ee ´etait peu couvrante pour les r´egions ´etudi´ees ne permettant pas le
regroupement en contig des clones BAC de sondes voisines chez la plante mod`ele. Par contre,
le regroupement des clones BAC positifs `a une mˆeme sonde montre qu’il existe plusieurs lo-
calisations pour cette sonde, conform´ement aux informations pr´ealables fournies par Synteny
Search. Parall`element aux hybridations, 51 s´equences EST ont servi de matrice `a la d´efinition
de couples d’amorces sp´ecifiques de r´egions conserv´ees de part et d’autre d’introns. L’amplifi-
cation par PCR sur diff´erents cultivars de tournesol pr´esente une efficacit´e de 90% et le taux
de polymorphisme de taille observ´e et v´erifi´e sur gel d’agarose est de 15%, ce qui a permis
d’int´egrer 7 nouveaux marqueurs mol´eculaires `a une carte g´en´etique issue de lign´ees recombi-
nantes (Rachid Al-chaarani et al., 2004). Ces 7 marqueurs ne sont pas li´es entre eux et n’ont
donc pas permis de d´efinir de conservation de synt´enie entre tournesol et Arabidopsis.
En conclusion, Iccare permet de facilement et rapidement traiter un grand nombre de
donn´ees, de transf´erer les informations structurelles des g`enes pour faciliter et optimiser la
d´efinition d’amorces et de sondes et d’interpr´eter les r´esultats exp´erimentaux a` l’aide de Syn-
teny Search. En revanche, l’organisation du g´enome du tournesol et la synt´enie existant avec
Arabidopsis n’ont paspuˆetre´evalu´ees clairement. Lesdonn´ees pr´eliminaires obtenueslaissent
`apenserquel’espace entre les g`enes du tournesolsemble proportionnela`la diff´erence detaille
observ´eeavecleg´enomed’Arabidopsis,expliquantainsiladifficult´ea`regrouperlesclonesBAC
en contig. Un mode d’´evolution du g´enome du tournesol possible est donc l’augmentation de
distance interg´enique pouvant ˆetre due a` des transposons et r´etrotransposons.
ivAbstract
The sunflower (Helianthus annuus L) is one of most cultivated oil-seed plant. His great
genome size makes difficult the studyof gene of interest (agronomic traits) especially that few
information about it are available. Others plants or crops have more technical an financial
means than for sunflower (physical map, massive genome and mRNA sequencing, duplica-
tion search, transposons...). In order to study the sunflower genome organization, we have
developped a new method based ont synteny conservation with the model plant Arabidopsis
thaliana. The transfert of gene information to the EST ou mRNA sequences of the sunflower
permits to optimize the sequence exploitation. My thesis works consist in developping a new
methology of massive analysis of sunflower sequences then test experimentally the results in
order to get new information about the genome organization of the sunflower and to estimate
the degree of synteny with the Arabidopsis genome.
The methodology leads to the creation of a web server called Iccare. This bioinformatic
tool permits to compare and analyse a high number of sequences from differents plants or
animals organisms with the coding sequences of gene from the model organism which is res-
pectively Homo sapiens for the animals and Arabidopsis thaliana for the plants. The results
are displayed according to the location of the genes on the chromosomes of the reference
organism. Genes structure information and sequence similarities are combined in a graphical
representation in order to optimize the sequence exploitation by designing primers or probes.
The Synteny Search web site (not finished yet) complete the Iccare web server, it permits
to search the relation existing between the Arabidopsis genes and those of the rice (synteny
conservation) and the relation between the genes within a genome (lonely genes, duplicated
genes or genes belonging to multigenic family). This tool allows the access the information
about the selected genes on Iccare in order to verify and interpret the experimental results
(amplified fragment number or hybrided BAC clones).
The Iccare web server had permit to select among 60,200 s