Doctorat en Biologie (H/F) : Mécanismes d'adaptation en environnement fluctuant

Sujet de thèse :
Les systèmes biologiques sont le produit de l’évolution dans un monde en perpétuel changement. Comprendre et prédire comment la dynamique environnementale influence l’évolution de différentes stratégies adaptatives est donc essentiel pour expliquer la complexité du vivant. En théorie, un système biologique peut s’adapter à des conditions environnementales fluctuantes soit par l’évolution de variations phénotypiques stochastiques (le « bruit »), soit par l’évolution de variations phénotypiques régulées (la « plasticité »).
Le premier objectif de ce projet est de déterminer comment l’évolution de ces deux stratégies adaptatives dépend 1) de la fréquence à laquelle elles sont générées par des mutations aléatoires et 2) de l’avantage sélectif procuré par chaque stratégie sous différents régimes de fluctuations environnementales. Pour répondre à cette question fondamentale, un système expérimental puissant centré autour de la levure de boulanger Saccharomyces cerevisiae sera mis en oeuvre. Des outils génétiques innovants seront utilisés afin de manipuler indépendamment l’évolvabilité du système et le régime de sélection, permettant ainsi de mesurer comment ces deux paramètres contribuent à l’évolution du bruit et de la plasticité d’expression d’un gène de levure. Une approche à l’échelle du transcriptome basée sur le séquençage d’ARN de micro-colonies, actuellement en cours de développement dans l’équipe, pourra également être envisagée.
Le deuxième objectif est d’explorer la diversité des mécanismes génétiques impliqués dans l’évolution de l’expression génique en environnement fluctuant. Pour cela, une soixantaine de mutations adaptatives affectant le bruit ou la plasticité d’expression d’un ou plusieurs gènes seront identifiées par une approche de cartographie génétique à haut débit. Nous étudierons ensuite si ces mutations partagent certaines propriétés, comme par exemple leur position dans les réseaux de régulation ou leur localisation dans les régions codantes et non-codantes du génome. Ces analyses permettront de prédire quels mécanismes génétiques, moléculaires et cellulaires contribuent à l’adaptation aux fluctuations de l’environnement.
Ce travail offrira l’opportunité de développer à la fois des compétences de biologie expérimentale (biologie moléculaire, cytométrie en flux, génétique de la levure) et d’analyse quantitative et statistique de données.
Contexte :
Vous serez encadré(e) par Fabien Duveau au Laboratoire de Biologie et Modélisation de la Cellule (LBMC) de l’ENS de Lyon. Vous intégrerez l’équipe GECO « Complexité génétique des systèmes vivants » qui est co-dirigée par F. Duveau et G. Yvert (https://www.ens-lyon.fr/LBMC/gisv/index.php/fr/). Le LBMC est une institution de recherche de pointe dédiée à l'étude des mécanismes fondamentaux de la vie cellulaire. Le laboratoire combine des approches expérimentales en biologie moléculaire, cellulaire et génétique avec
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