Développements en phylogénomique : comparaisons de génomes et estimation de grandes phylogénies

(eng) n/a

(fre) Cette thèse présente les développements informatiques en phylogénomique ayant abouti à la création de 2 logiciels : MetaPIGA 2.0 et MANTiS. Dans la première partie, nous plongerons dans l’inférence phylogénétique, présentant un petit état de l’art du domaine puis en détaillant l’implémentation de MetaPIGA 2.0, un logiciel qui permet d’inférer une phylogénie via l’utilisation de méta-heuristiques. MetaPIGA 2.0 se veut un logiciel d’inférence phylogénétique complet qui (1) regroupe les principales méthodes et modèles existants à l’heure actuelle, (2) permet de travailler avec de très grands jeux de données, (3) soit un outil informatique moderne et convivial, et (4) qui offre un cadre informatique robuste permettant de développer et tester de nouvelles méta-heuristiques, qui auront été préalablement adaptées au problème de l’inférence phylogénétique. Nous y décrivons également en détails les 4 méta-heuristiques qui ont été adaptées pour MetaPIGA 2.0 : un Hill Climbing, un Simulated Annealing, un algorithme génétique et le metaGA (un algorithme génétique méta-populationnel). Dans la seconde partie de cette thèse, nous mettons en avant une approche phylogénétique pour la génomique comparative, en développant le logiciel MANTiS, qui permet d’explorer le contenu d’une sélection de génomes eucaryotes le long d’une phylogénie. Les relations d’orthologie et de paralogie sont identifiées à l’aide d’arbres phylogénétiques, et nous pouvons suivre l’historique des événements de duplication au cours de l’évolution et déterminer à quel moment un « caractère » a été gagné et perdu. Cette cartographie des gènes sur les branches de la phylogénie nous permet également de reconstituer le contenu des génomes ancestraux présumés. Enfin, en associant à ces données différentes annotations fonctionnelles (telles que processus biologiques et fonctions moléculaires dans lesquels les gènes sont impliqués, ou les tissus dans lesquels ils sont exprimés), nous pouvons étudier l’évolution fonctionnelle d’un génome au cours du temps. En se focalisant sur une branche de la phylogénie, et en comptant les gènes associés à une fonction donnée, nous pouvons déterminer si cette fonction est plus ou moins représentée par rapport au génome actuel. Enfin, comme pour MetaPIGA 2.0, nous avons tout mis en œuvre pour que MANTiS soit convivial et offre différents moyens d’exploration graphique des données. Nous y avons également intégré une interface permettant d’interagir dynamiquement avec l’ensemble des données, proposant à l’utilisateur de poser le plus simplement possible un vaste éventail de questions de génomique comparative avec des critères phylogénétiques, augmentant considérablement l’intérêt du logiciel pour la communauté scientifique.