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Évolution des génomes mitochondriaux de plantes : approche de génomique comparative chez Zea mays et Beta vulgaris / Plant mitochondrial genome evolution. : a comparative genomic approach in Zea mays and Beta vulgaris

Darracq, Aude 12 July 2010 (has links)
L'étude de l'évolution des génomes peut être abordée par différentes stratégies. Généralement, les analyses reposent sur les polymorphismes de séquences. Cependant, il existe des génomes dont le taux de mutation est très faible et dont la principale source de polymorphisme provient de l'arrangement différent de leurs gènes le long des chromosomes. Les évènements de réarrangements chromosomiques deviennent alors les seuls marqueurs utilisables pour retracer l'évolution de ces génomes. Nous nous sommes intéressés dans ce travail à l'analyse de l'évolution des génomes mitochondriaux d'espèces végétales au niveau de leur structure. En effet, ces génomes sont caractérisés par un faible taux de mutation et un taux élevé de réarrangements. Cette étude s’est portée à un niveau intraspécifique afin de limiter le nombre de réarrangements à analyser et sur deux espèces : Zea mays, le maïs, et Beta vulgaris, la betterave. Il s'avère, qu'en plus du polymorphisme de structure, ces génomes contiennent un grand nombre d'éléments dupliqués. Or les outils d'analyse d'évènements de réarrangements ne permettent pas d'inclure les évènements de duplication autrement qu'en distinguant les paralogues des orthologues, ce qu'il est particulièrement difficile à réaliser ici, du fait que les dupliqués sont identiques en séquence. Nous avons ici établi une stratégie basée sur l'hypothèse que les éléments dupliqués proviennent de duplications en tandem, permettant la reconnaissance, le tri et la distinction des éléments dupliqués. Cette méthode nous a conduits à proposer une histoire évolutive basée sur des réarrangements congruente avec les phylogénies de séquences. Les comparaisons entre génomes mitochondriaux de maïs et betteraves nous ont permis de montrer que des mécanismes évolutifs différents sont à l’origine de la diversité génomique observée. Nous avons également observé des différences évolutives entre les génomes à un niveau intraspécifique soulevant le problème d'échantillonnage lorsque l'on veut comparer des génomes à un niveau interspécifique. / Several methods can be used to study genome evolution. Most of the time, genome evolution isstudied through nucleotide sequence polymorphism. However, in some species, mutation rate is lowand polymorphisms are mainly caused by chromosomal rearrangements. In such a case, chromosomalrearrangement is the only informative marker to study genome evolution. In this study, we focused onplant mitochondrial genome evolution at the structural level. Plant mitochondrial genomes have beendescribed as highly rearranged, but no study has been conducted on their rearrangement evolution.We chose to analyze the diversity of plant mitochondrial genomes at the intraspecific level to workon a short evolutive scale, limiting rearrangement events among genomes. The study was conductedon two species : Zea mays and Beta vulgaris . Moreover, besides structural polymorphisms, plantmitochondrial genomes contain large number of duplicated elements which are not taken into accountby rearrangement tools if orthologous and paralogous relations are not established. Based on thehypothesis that the duplicated elements were caused by tandem duplication events, we proposed anew approach to find, sort and differentiate duplicated elements. This method led to phylogenies basedon rearrangement events consistent with phylogenies based on nucleotide sequences. The comparisonof genome evolution between maize and beet allowed us to show the existence of different evolutionhistories and mechanisms between these two species. We also observed evolutionary differences atthe intraspecific level, raising the question of sampling strategy when genomes are compared at theinterspecific level.
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Étude de la diversité génomique de la levure d'intérêt fromager, Geotrichum candidum

Perkins, Vincent January 2021 (has links)
Geotrichum candidum est une levure dimorphique utilisée en fromagerie pour l’affinage des fromages de spécialité. Elle s’implante à la surface des fromages et utilise les constituants de la matrice fromagère (protéines, lipides, acides organiques, etc.), ce qui confère aux fromages leurs propriétés sensorielles typiques. Ces capacités technologiques dépendent toutefois de la souche. Les études récentes basées sur l’analyse phylogénétique et transcriptomique de souches de G. candidum ont révélé une diversité génétique importante au sein de cette espèce, ce qui pourrait expliquer la variabilité des capacités technologiques. Cependant, peu d’informations sont disponibles quant aux caractéristiques génétiques des souches responsables de leurs propriétés aromatisantes et fonctionnelles lors de l’affinage des fromages. La compréhension fine des activités de G. candidum est prioritaire tant pour les artisans-fromagers que pour les grandes fromageries industrielles afin de sélectionner les souches les plus performantes pour leur produit. L’objectif principal de cette étude était de déterminer la diversité génétique entre les souches de la levure Geotrichum candidum par utilisation de la génomique comparative et de proposer une méthode moléculaire pour l’identification et la caractérisation rapide des souches. Les génomes de huit souches de G. candidum d’origine laitière ont été séquencés. Les génomes obtenus avaient une taille moyenne de 24,5 Mb et 5 230 gènes prédits. L’homologie des séquences de chaque souche a permis de les regrouper en trois groupes phylogénétiques distincts pour lesquels des gènes uniques ont pu être identifiés. Sur la base de l’analyse des séquences génomique, une méthode optimisée de génotypage par MLST a été développée et validée sur 41 souches de G. candidum. Cette méthode a permis de reproduire les résultats obtenus avec l’analyse génomique et permet une identification rapide des souches et de leurs groupements phylogénétiques. Les résultats générés dans ce projet permettront de développer des outils pour la sélection optimale des ferments d’affinages basés sur leurs capacités technologiques spécifiques. Ils serviront également à améliorer notre compréhension de la physiologie de cette levure et de décrire et optimiser l’utilisation des souches de G. candidum lors de l’affinage afin d’ultimement contrôler davantage la qualité des fromages. / The yeast Geotrichum candidum is used in several specialty cheeses varieties, such as mold and smear-ripened cheeses, and plays several roles during cheese ripening. Its ability to metabolize proteins, lipids and organic acids enables its growth on the cheese surface and participate to the development of organoleptic properties. By alkalinizing the surface duringi ts growth, it also establishes suitable conditions for the growth of other ripening microorganisms. Yet, several technological abilities of G. candidum are strains dependent. However, little information is available related to the genetic characteristics that define the flavoring and functional properties of this yeast during the ripening of cheeses. A detailed understanding of G. candidum metabolic activities is a priority for both artisanal cheese makers and large industrial cheese factories in order to detect the most efficient strains for their product. The main objective of this study was to determine the genetic diversity within the G. candidum species by comparative genomic and to propose a rapid molecular method for the identification and characterization of the strains. Eight strains of G. candidum of dairy origin was sequenced. The genomes obtained had an average of 24.5 Mb and 5,230 putative genes. The sequence homologies show that the strains divide into three distinct groups for which each contains unique genes. On the basis of the genomic sequences, a MLST method was optimized and validated for 41 G. candidum strains. This method reproduces the results obtained for the genomic analysis and allows a rapid identification of the strains and their grouping.The results generated in this project will improve our understanding of the physiology and the utility of the G. candidum strains during the ripening of cheese to ultimately be able to better control it.
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Insights into the function of short interspersed degenerated retroposons in the protozoan parasite Leishmania

Smith, Martin January 2007 (has links)
Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal
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Recherche d'une empreinte phylogénétique reliée à la fonctionnalité des récepteurs couplés aux protéines G

Larochelle, Guy January 2007 (has links)
Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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Contribution à l’étude de l’évolution des génomes de champignons ectomycorhiziens du genre Tuber (Pézizomycètes) par génomique comparative / Study of ectomycorrhizal fungi genomes evolution in the genus Tuber (Pezizomycetes) using comparative genomics

Payen, Thibaut 04 May 2015 (has links)
Les truffes sont des champignons ectomycorhiziens du genre Tuber, au sein des Pézizomycètes, vivant en symbiose avec de nombreux arbres et arbustes. Parmi les Pézizomycètes se retrouvent des espèces saprotrophes, pathogènes et symbiotiques ainsi que des champignons très connus comme les truffes et les morilles. Malgré leur intérêt, la structure et l'évolution des génomes des champignons de la classe des Pézizomycètes est encore mal connue. Les objectifs de ma thèse étaient de caractériser la structure et l'évolution des génomes de Truffes et d'autres Pézizomycètes. Une analyse de génomique comparative entre huit génomes de Pézizomycètes, dont trois de truffes, a montré que l'expansion de la taille des génomes des truffes, due principalement aux rétrotransposons gypsy, a probablement eu lieu chez l'ancêtre commun des Tuberaceae il y a environ 150 millions d'années. Ensuite, une réduction de leur contenu en gènes, et principalement en enzymes dégradant la paroi végétale, a eu lieu chez l'ancêtre des Tuber il y a environ 100 millions d'années. Des convergences et des divergences évolutives ont été mise en évidence entre les champignons ectomycorhiziens basidiomycètes et les truffes. Une analyse de génomique comparative au sein de l'espèce T. melanosporum a quant à elle permis de caractériser une ressource de plus de 400000 polymorphismes et de mettre en évidence des traces de sélection. Enfin une analyse plus détaillée des rétrotransposons gypsy présents dans le génome de T. melanosporum a montré que leur colonisation du génome est ancienne. Certains éléments semblent toutefois avoir transposé récemment suggérant que les rétrotransposons gypsy peuvent continuer de jouer un rôle dans l'évolution du génome de T. melanosporum / Truffles are ectomycorrhizal (ECM) fungi, belonging to Tuber genus in the Pezizomycete Class, that form symbiotic associations with numerous trees and shrubs. The Pezizomycetes constitute an early diverging lineage of Ascomycota composed of saprophytic, mycorrhizal and pathogenic species. Some Pezizomycetes, such as truffles and morels, are widely recognized by scientist and lay-person alike. Despite their importance, the genomic structure and evolution within the Pezizomycetes is largely unknown. The aims of my thesis were to characterize the structure and the evolution of the truffle and other Pezizomycete genomes. A comparative analysis performed using eight Pezizomycete fungi, among them three truffles, showed that the genome of truffles has evolved by a size expansion, mainly due to gypsy retrotransposons, in the common ancestor of Tuberaceae about 150 Mya. Then, a loss of the number of gene models, such as plant cell wall degrading enzymes occurred in the common ancestor of Tuber spp about 100 Mya. This study provides new insights into the evolution of the truffles, and ECM symbiosis in general, and highlights cases of divergence and convergence between Basidiomycota and truffle symbiotic species. A comparative analysis in T. melanosporum allowed characterizing a resource of more than 400,000 single nucleotide polymorphisms. This population genomic analysis allowed identifying candidate genomic regions with trace of selection. Finally, a more detailed characterization of T. melanosporum gypsy retrotransposons showed that the major invasive waves are old, but that more recently some elements have moved suggesting that retrotransposons continue to play an important role in the evolution of the truffle genome
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Étude de l'évolution combinatoire des gènes par l'analyse de réseaux de similarité de séquence / Using sequence similarity networks to study combinatorial evolution of genes

Jachiet, Pierre-Alain 02 July 2014 (has links)
L’accumulation récente de données de séquences génomiques a montré que l’évolution des gènes n’est pas strictement arborescente. De nombreux processus évolutifs, comme l’exon shuffling, la fusion de gènes ou la recombinaison illégitime remodèlent les gènes, créant des structures composites, formées de parties dont les histoires évolutives sont différentes. Le développement de réseaux de similarité de séquences fournit un cadre analytique permettant d’étudier l’impact de ces processus sur l’évolution moléculaire, en structurant les relations de ressemblance entre séquences et en formalisant en termes de graphes la détection de gènes (triplets intransitifs) et de familles de gènes (cliques minimales séparatrices) composites. La taille des jeux de données actuels, de l’ordre de plusieurs millions de séquences, a également requis le développement de nouveaux outils et méthodes : parallélisation des comparaisons de séquences, visualisation de très grands réseaux par simplification en communautés de Louvain et identification de grands cycles. Appliquées à des jeux de données de génomes eucaryotes et viraux, ces méthodes ont démontré la présence de gènes composites dans tout le vivant et les éléments génétiques mobiles. En proportion, les gènes composites sont plus nombreux dans les génomes eucaryotes ; en nombre absolu, ils sont plus nombreux à être portés par des virus. Chez ces derniers, la distribution fonctionnelle des gènes composites est biaisée (enrichissement dans les familles essentielles pour la perpétuation du cycle viral), et les éléments des gènes composites trouvent même parfois leurs origines dans le matériel génétique de classes virales différentes. Plus généralement, l’étendue des processus combinatoires, en révélant des liens évolutionnaires autres que les liens d’homologie au sens fort, justifie une étude pluraliste des relations de similarité entre séquences. / The recent accumulation of genomic sequence data has shown that gene evolution is not strictly tree-Like. Many evolutionary processes, like exon shuffling, gene fusion or nonhomologous recombination remodel genes by creating composite structures that are made from parts with different evolutionary histories. The development of sequence similarity networks provides an analytical framework to study the impact of these processes on molecular evolution, by structuring the resemblance relationships between sequences and by formalizing, in terms of graph theory, the detection of composite genes (intransitive triplets) and gene families (clique minimal separators). The size of current data sets, typically several million sequences, has also required the development of new tools and methods: sequence comparison parallelization, large networks visualization with Louvain communities and large cycles identification. When applied to eukaryotic and viral genome data sets, these methods have shown that composite genes are found throughout cellular organisms and mobile genetic elements. Proportionally, composite genes are more numerous in eukaryotic genomes; in absolute number, they are more numerous in viruses. In the latter, composite genes functional distribution is biased (enrichment of genes families that are essential for the perpetuation of the viral cycle), and the various parts of composite genes sometimes even originate from the genetic material of different viral classes. More generally, the extent of combinatorial processes, by unravelling other evolutionary bonds than homology bonds in the strictest sense, legitimates a pluralistic study of similarity relationships between sequences.
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Recherche de snoRNAs de type C/D dans le génome de S.cerevisiae en corrélation avec le signal de reconnaissance à l'enzyme RNT1p

Christin, Sébastien January 2006 (has links)
Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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Insights into the function of short interspersed degenerated retroposons in the protozoan parasite Leishmania

Smith, Martin January 2007 (has links)
Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.
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Comparaison de génomes de souches d'Escherichia coli et Escherichia fergusonii isolées d'animaux de fermes et évaluation de leur potentiel de virulence

Vaillancourt, Rolland Jr January 2015 (has links)
Certaines souches d’Escherichia coli sont des bactéries pathogènes connues depuis plusieurs dizaines d’années et en constante évolution. Dépendamment de son contenu génétique, la souche d’E. coli a la possibilité d’être un organisme commensal de l’intestin des mammifères et d’être bénéfique pour la santé ou être un redoutable pathogène autant pour les humains que les animaux. Cette bactérie peut causer plusieurs maladies chez l’humain comme la colique hémorragique et des infections urinaires. Les poulets dans les élevages peuvent être infectés par E. coli, menant souvent à d’importantes pertes économiques pour les producteurs. Mon projet de maîtrise porte principalement sur les souches d’E. coli et E. fergusonii isolées de poulets en santé et leur potentiel de virulence chez les poulets et les humains. Premièrement, j’ai testé la virulence d’isolats d’Escherichia de poulets en santé dans un modèle de septicémie chez le poussin naissant. J’ai par la suite comparé les génomes séquencés de plusieurs de ces souches pour essayer de déterminer les différences entre les souches ayant démontré un pouvoir pathogène dans ces tests et celles qui n’en ont pas démontré. Je présente ici une étude démontrant que plusieurs souches contenant une panoplie de gènes reliés à la virulence sont présentes dans des animaux en santé et peuvent ainsi poser un certain risque autant pour ceux-ci que la santé publique. Ces travaux permettent de mettre en évidence que les élevages de poulets peuvent représenter un réservoir important pour de potentielles souches pathogènes d’E. coli, mais aussi d’autres pathogènes émergents comme E. fergusonii.
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Genomic evolution of archaea thermococcales / Évolution génomique chez les archée thermococcales

Cossu, Matteo 26 January 2017 (has links)
L'objectif principal de mon projet de doctorat est d'étudier l'évolution génomique de l'ordre des Archaea Thermococcales. Je me suis intéressé à comprendre les mécanismes des éléments mobiles génétiques (MGE) pouvant influencer l'évolution des génomes. En utilisant une approche multidisciplinaire, nous avons pu explorer les différents aspects de ce phénomène in silico, in vitro et in vivo. Grâce à des analyses in silico de tous les génomes de Thermococcales complètement séquencés disponibles, nous avons montré que cet ordre affiche un niveau élevé de réarrangements pouvant perturber les modèles d'expression génique. Dans une première approche, nous avons étudié l'existence de l'organisation chromosomique. L'inefficacité dans la prédiction de l'origine et de la terminaison de la réplication sur la seule base de la composition de l'ADN chromosomique ou skew, nous a motivé à utiliser une approche différente basée sur des séquences biologiquement pertinentes. Nous avons donc déterminé la position de l'origine de la réplication (oriC) dans tous les 21 génomes séquencés Thermococcales. La position potentielle de la terminaison a été prédite dans 19 génomes à ou près du site dif, où les dimères chromosomiques sont résolus avant la ségrégation de l'ADN. Le calcul du génome central a révélé un certain nombre de grappes de gènes essentiels avec une position chromosomique remarquablement stable à travers les espèces, en utilisant oriC comme référence. D'autre part, les régions core-free semblent correspondre à des éléments mobiles intégrés putatifs. Ces observations indiquent qu'un degré remarquable d ' «ordre» a été maintenu à travers les Thermococcales, même s'ils présentent des chromosomes fortement brouillés, les inversions étant particulièrement fréquentes. La découverte et la caractérisation d'un nouvel organisme, Thermococcus nautili nous ont permis de mieux comprendre le mécanisme sous-jacent causant ces inversions. En effet, le séquençage et l'analyse in silico de son génome ont fortement suggéré l'implication d'une nouvelle classe de tyrosine recombinases dans la plasticité génomique. Le plasmide pTN3 de T. nautili, qui est intégré dans le chromosome et auto-réplicable, code une intégrase appartenant à la classe des tyrosine recombinases. Des plasmides similaires ont également été trouvés intégrés dans le chromosome d'autres séquences de Thermococcales (par exemple TKV4 dans T. kodakarensis). Afin de tester son activité enzymatique, l’integrase codée par le plasmide pTN3 a été surproduite et purifiée. Les expériences in vitro ont d'abord permis de déterminer le segment de séquence minimal requis pour l'activité de l'intégrase et optimisé la réaction enzymatique in vitro. Ces résultats nous ont permis, en suite, de démontrer la réaction d'excision / d'intégration observée avec d'autres recombinases de tyrosine. De plus, l'excision in vivo d'un élément intégré apparenté (TKV4 de T. kodakarensis) par l'intégrase pTN3 a été réalisée au cours de cette étude. Pour cela, le gène IntpTN3 a été clone dans un vecteur de la bactérie E. coli / Thermococcus pour la transformation et l'expression dans T. kodakarensis. Après incubation, les cellules ont montré la présence de l'élément TKV4-intégré dans la forme circulaire libre. Enfin, nous avons pu imiter l'inversion chromosomique in vitro en utilisant des substrats synthétiques contenant des séquences cibles d'intégration. Nous avons également pu montrer que l'intégrase pTN3 possède une activité qui peut intervenir sur des inversions génomiques à grande échelle en utilisant différents sites et donc expliquer les réarrangements observés dans Thermococcales (Cossu et al, in prep). / The main goal of my PhD project is to investigate the genomic evolution of the Archaea Thermococcales order. I am interested in understanding how mobile genetic elements (MGE) can influence the evolution of genomes. Using a multidisciplinary approach, we were able to explore the different aspects of this phenomenon in silico, in vitro and in vivo. Through in silico analyses of all available completely sequenced Thermococcales genomes, we showed that this order displays a characteristic high level of rearrangements potentially disrupting gene expression patterns. In a first approach, we investigated the existence of chromosomal organization. The inefficiency in predicting origin and termination of replication on the sole basis of chromosomal DNA composition or skew, motivated us to use a different approach based on biologically relevant sequences. We determined the position of the origin of replication (oriC) in all 21 sequenced Thermococcales genomes. The potential position of the termination was predicted in 19 genomes at or near the dif site, where chromosome dimers are resolved before DNA segregation. Computation of the core genome uncovered a number of essential gene clusters with a remarkably stable chromosomal position across species, using oriC as reference. On the other hand, core-free regions appear to correspond to putative integrated mobile elements. These observations indicate that a remarkable degree of “order” has been maintained across Thermococcales even if they display highly scrambled chromosomes, with inversions being especially frequent. The discovery and characterization of a new organism, Thermococcus nautili allowed us to better understand the underlying mechanism causing these inversions. The sequencing and in silico analysis of its genome strongly suggested the involvement of a new class of tyrosine recombinases in genomic plasticity. T. nautili pTN3 plasmid, which is found integrated into the chromosome and also self-replicating encodes an integrase belonging to this class. Similar plasmids have also been found integrated in the chromosome of other sequenced Thermococcales (e.g. TKV4 in T. kodakarensis). In order to test its enzymatic activity, we overproduced and purified the integrase encoded by pTN3. In vitro experiments first determined the minimal sequence segment required for integrase activity and optimized the enzymatic reaction in vitro. Due to this early results, we were able to demonstrate the excision/integration reaction observed with other tyrosine recombinases. Additionally, the in vivo excision of a related integrated element (TKV4 from T. kodakarensis) by the pTN3 integrase was performed during this study. The IntpTN3 gene has been cloned into an E. coli/Thermococcus shuttle vector for transformation and expression in T. kodakarensis. After incubation, cells showed the presence of the TKV4-integrated element in free circular form. Finally, we were able to mimic in vitro chromosomal inversion using synthetic substrates containing integration target sequences. We were also able to show that pTN3 integrase possesses an activity which can mediate large scale genomic inversions using different sites and therefore explain the rearrangements observed in Thermococcales).

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