Améliorer nos connaissances sur la

génétique du homard dans l’Est du Canada :

apports des outils génomiques

Y. Dorant, K. Wellband, H. Cayuela, E. Normandeau,

R. Rochette, L. Bernatchez

13 Nov 2019

@YannDorant

Mise au point sur l’architecture du génome

● La variation génétique, support pour la selection naturelle

● La mutation de l’ADN apporte de la variabilité (i.e polymorphisme)

● Classiquement: mutation simple d’un nucléotide (SNP)

0218

Mise au point sur l’architecture du génome

La variation structurale dans le génome

Réarrangements majeurs du genome au cours de la réplication de l’ADN

©TheGeneticsCat – Sean Buckley

Copy Number Variants (CNVs)

0318

Mise au point sur l’architecture du genome

Duplications ADN ou Copy Number Variants (CNVs)

Comment ça marche ?

©TheGeneticsCat – Sean Buckley

0418

Mise au point sur l’architecture du génome

Duplications ADN ou Copy Number Variants (CNVs)

Quelles conséquences ?

PNAS Polar bear evolution is marked by rapid changes in gene copy number in response to dietary shiftRinker et al. 2019

PNAS Aluminum tolerance in maize is associated with higher MATE1 gene copy numberMaron et al. 2013

SCIENCE Adaptive archaic introgression of copy number variants and the discovery of previously unknown human genesHseih et al. 2019

Adaptation

Résistance

Histoire évo

lutive

Maladies

0518

Quid du homard ?

0618

Que sait-on de la génétique du homard ?

Benestan et al. (2015 & 2016)

➔ Signal de structuration à large échelle

➔ Deux groupes génétiques (Nord vs. Sud)

➔ Des sous-unités génétiques encore confuses

➔ Une différenciation faible (FST < 0.001)

➔ Signal d’adaptation locale liée à la température

➔ Un gros génome (4.5 Gb), mais pas de référence

0718

Au delà des SNPs, les CNVs peuvent-ils servir de booster en génomique marine ?

➔ Postulat1 : Déchiffrer la structure de population du homard à fine échelle spatiale reste difficile avec des SNPs.

➔ Postulat2 : Les crustacés sont reconnus pour avoir un génome complexe dû aux séquences répétées (CNVs).

➔ Question : L’étude des CNVs chez le homard peut-elle nous aider à améliorer nos connaissances sur la structuration des populations à petite échelle spatiale ?

➔ Hypothèse : La température est un facteur critique dans la structuration génétique des populations chez les espèces marines. Ce facteur environnemental peut-il impulser un signal d’adaptation locale en lien avec les CNVs chez le homard ?

➔ Objectif : Tester le signal d’adaptation locale chez le homard dans le sud du Golfe du St-Laurent à travers les Copy number variants (CNVs).

0818

Plan d’échantillonnage

13 Nov 2019

● 21 Sites d’échantillonnage (2016)

● ~50 individus par sites

● 1,141 homards au total

● Uniquement des femelles oeuvées

0918

Séquençage ADN & Bioinformatique

13 Nov 2019

ATCG

● Extraction de l’ADN

● Librairies ADN par capture de séquences (Rapture)

● Multiplexage de 384 individus

● Séquençage Ion Torrent

● Analyses bioinformatiques (Stacks v1.48)

Bio-informatique

SéquençageLibrairies RaptureExtraction ADN

26,005 SNPs

1018

Caractérisation des marqueurs SNPs – identification des CNVs

13 Nov 2019

Berberis alpina

Poisson-Perroquet

Saumon Chinook

1118

Caractérisation des marqueurs SNPs – identification des CNVs

13 Nov 2019

Singletons

Dupliqués

Dupliqués & divergés

Faible confiance

➔13,854 SNPs singletons➔1,521 locus CNVs

1218

Adaptation locale : lien entre environnement et nombre de copies ?

13 Nov 2019

Test association Génétique x Environnement

Environnement: température de surface● Minimum● Maximum● Moyenne● Range● Variance

➔ 13,854 SNPs aucun signal

➔ 1,521 CNVs signal positif

12 99

RDA(21)

Regressions linéaires (21)

Gaspésie P.E.I. Nova Scotia

1318

Adaptation locale : lien entre environnement et nombre de copies ?

13 Nov 2019

Adaptation locale au régime thermique (i.e. variance annuelle de la SST)

Séparation en deux groupes thermiques

Association Temperature x CNVs relfète le plus fort indice de différentiation (V

ST)

RDA & Reg. Linéaires (12)

Reg. Linéaires (9)

RDA (9)

12 99

RDA Regressions linéaires

1418

Quelles répercussions pour le homard et sa gestion ?

Résultat principal : Adaptation locale du homard dans le sud du Golfe du St-Laurent

Température CNVs

Génomique

1518

Adaptation

Resistance

Histoire évo

lutive

Maladies

Quelles répercussions pour le homard et sa gestion ?

Une vision plus globale

Température CNVs

GénomiqueLa

rves

et c

onne

ctiv

ité

climat

Chaîne trophique

1618

Adaptation

Resistance

Histoire évo

lutive

Maladies

13 Nov 2019

Remerciements

Échantillonnage:Pêcheurs & IndustriePêche & Oceans CanadaUniv. New BrunswickUniv. Nouvelle-Ecosse

Génomique:Plateforme de Séquençage IBISBrian BoyleEric NormandeauKyle WellbandHugo CayuelaQuentin RougemontLaura Benestan

SupervisionLouis BernatchezRémy Rochette

Partenaires

1718

Questions ?

RAQ – Forum de la mer (nov 2019)

1818