In silico methods for genome rearrangement analysis: from identification of common markers to ancestral reconstruction. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2008

In silico methods for genome rearrangement analysis: from identification of common markers to ancestral reconstruction.

Méthodes in silico pour l'étude des réarrangements génomiques : de l'identification de marqueurs communs à la reconstruction ancestrale.

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Abstract

The increase in the number of entirely sequenced genomes makes increasingly accurate the study of the mechanisms of evolution through the comparison of contemporary genomes. One of the main problems is to reconstruct plausible ancestral genome architecture, which furnishes hypotheses about both the history of contemporary genomes and the general mechanisms of their formation. While not all methods for the ancestral reconstruction necessarily converge towards the same results, they are all based on the same three steps: identification of common markers in contemporary genomes, construction of comparative maps for these genomes, and reconciliation of these maps under a maximum parsimony criterion. The quantity of data that must be analyzed requires the automation of processing and meeting these needs induces great computational challenges. Through refinement of computational models and methods, we can obtain more biologically relevant hypotheses by adding biological constraints. In this thesis, we propose a new method for the identification of common markers to construct comparative maps for evolutionary distant genomes. Next, we apply a new method of ancestral genome reconstruction based on adjacencies of synteny markers and genomic distances between contemporary genomes. Finally, after correcting the existing algorithm for computing an optimal sequence of rearrangements that occured during the evolution of modern genomes from their common ancestor, we propose a new tool called VIRAGE that permits the animated visualization of rearrangement scenarios between species.
L'augmentation du nombre de génomes totalement séquencés rend de plus en plus efficace l'étude des mécanismes évolutifs à partir de la comparaison de génomes contemporains. L'un des principaux problèmes réside dans la reconstruction d'architectures de génomes ancestraux plausibles afin d'apporter des hypothèses à la fois sur l'histoire des génomes existants et sur les mécanismes de leur formation. Toutes les méthodes de reconstruction ancestrale ne convergent pas nécessairement vers les mêmes résultats mais sont toutes basées sur les trois mêmes étapes : l'identification de marqueurs commun dans les génomes contemporains, la construction de cartes comparatives des génomes, et la réconciliation de ces cartes en utilisant le critère de parcimonie maximum. La quantité importante des données à analyser nécessite l'automatisation des traitements et résoudre ces problèmes représente de formidables challenges computationnels. Affiner les modèles et outils mathématiques existants par l'ajout de contraintes biologiques fortes rend les hypothèses établies biologiquement plus réalistes. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode permettant d'identifier des marqueurs communs pour des espèces évolutivement distantes. Ensuite, nous appliquons sur les cartes comparatives reconstituées une nouvelle méthode pour la reconstruction d'architectures ancestrales basée sur les adjacences entre les marqueurs calculés et les distances génomiques entre les génomes contemporains. Enfin, après avoir corrigé l'algorithme existant permettant de déterminer une séquence optimale de réarrangements qui se sont produits durant l'évolution des génomes existants depuis leur ancêtre commun, nous proposons un nouvel outil appelé VIRAGE qui permet la visualisation animée des scénarios de réarrangements entre les espèces.
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Dates and versions

tel-00350900 , version 1 (07-01-2009)
tel-00350900 , version 2 (25-07-2009)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00350900 , version 2

Cite

Géraldine Jean. In silico methods for genome rearrangement analysis: from identification of common markers to ancestral reconstruction.. Other [cs.OH]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2008. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00350900v2⟩
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