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Université de Grenoble

1. Plucain, Jessica. Bases génétiques et écologiques de la diversification adaptative chez Escherichia coli : Genetic and ecological bases of adaptative diversification with Escherichia coli.

Degree: Docteur es, Microbiologie - Virologie, 2012, Université de Grenoble

Les processus de diversification adaptative, qui sont au cœur de la diversité du monde vivant, ont été étudiés grâce à une stratégie d'évolution expérimentale, initiée par le Pr Richard Lenski en 1988. Douze populations, fondées à partir d'un ancêtre commun d'Escherichia coli, sont propagées indépendamment depuis plus de 55 000 générations par transferts journaliers dans un milieu minimum limité en glucose. Un événement de diversification a émergé après 6500 générations d'évolution dans une seule des douze populations, appelée Ara-2, conduisant à deux lignées cellulaires différenciées, appelées S et L, qui continuent de co-exister depuis notamment grâce à des interactions négatives dépendant de leur fréquence. Deux propriétés confèrent à ce polymorphisme une grande originalité et donc un intérêt d'étude important : sa durée car il s'agit du plus long polymorphisme jamais identifié lors d'expériences d'évolution en laboratoire, et son unicité puisqu'il ne s'est produit qu'une seule fois au sein des douze populations initiées à partir d'un ancêtre commun. L'objectif de ce travail a été d'identifier les mécanismes du maintien au long terme des lignées S et L, ainsi que les bases génétiques de leur émergence. Le maintien du polymorphisme est lié à une forte dynamique des relations écologiques entre S et L, l'une des lignées envahissant systématiquement les niches écologiques de l'autre, qui réagit en conséquence pour éviter l'extinction. L'émergence de la lignée S est due à une succession précise de trois mutations, nécessaires et suffisantes pour établir les phénotypes de la lignée S. Les trois mutations affectent toutes des gènes codant des régulateurs globaux de la transcription, dont deux sont impliqués dans la régulation du métabolisme central. Pour l'un d'entre eux, l'allèle évolué altère les propriétés de liaison à l'ADN de la protéine évoluée. Bien que ce polymorphisme soit unique, ces trois gènes sont pourtant les cibles de la sélection naturelle dans la majorité des autres populations de l'expérience d'évolution. Pour deux d'entre eux, seul l'allèle substitué dans la population Ara-2 confère en fait les phénotypes de la lignée S. Ainsi, l'unicité de cet événement de diversification est liée à une succession d'événements mutationnels très précis, qui affectent par ailleurs les réseaux globaux de l'expression des gènes. Ces modifications graduelles ont ainsi conduit à l'émergence du plus long polymorphisme mis en évidence à ce jour dans des expériences d'évolution en laboratoire.

Adaptive diversification events that underly the diversity of the living world have been studied by an experimental evolution strategy initiated by Richard Lenski in 1988. Twelve populations founded from a common ancestor of Escherichia coli are propagated independently since more than 55,000 generations by daily transfer in a glucose-limited minimal medium. A diversification event emerged after 6500 generations of evolution in only one of the twelve populations, called Ara-2, resulting in two lineages of differentiated cells, called…

Advisors/Committee Members: Schneider, Dominique (thesis director).

Subjects/Keywords: Evolution expérimentale; Diversification adaptative; Bactérie Escherichia coli; Génomique; Ecotype; Spéciation; Experimental evolution; Adaptative diversification; Escherichia coli bacteria; Genomic; Ecotype; Speciation

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APA (6th Edition):

Plucain, J. (2012). Bases génétiques et écologiques de la diversification adaptative chez Escherichia coli : Genetic and ecological bases of adaptative diversification with Escherichia coli. (Doctoral Dissertation). Université de Grenoble. Retrieved from http://www.theses.fr/2012GRENV049

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Plucain, Jessica. “Bases génétiques et écologiques de la diversification adaptative chez Escherichia coli : Genetic and ecological bases of adaptative diversification with Escherichia coli.” 2012. Doctoral Dissertation, Université de Grenoble. Accessed October 13, 2019. http://www.theses.fr/2012GRENV049.

MLA Handbook (7th Edition):

Plucain, Jessica. “Bases génétiques et écologiques de la diversification adaptative chez Escherichia coli : Genetic and ecological bases of adaptative diversification with Escherichia coli.” 2012. Web. 13 Oct 2019.

Vancouver:

Plucain J. Bases génétiques et écologiques de la diversification adaptative chez Escherichia coli : Genetic and ecological bases of adaptative diversification with Escherichia coli. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Grenoble; 2012. [cited 2019 Oct 13]. Available from: http://www.theses.fr/2012GRENV049.

Council of Science Editors:

Plucain J. Bases génétiques et écologiques de la diversification adaptative chez Escherichia coli : Genetic and ecological bases of adaptative diversification with Escherichia coli. [Doctoral Dissertation]. Université de Grenoble; 2012. Available from: http://www.theses.fr/2012GRENV049


Université de Grenoble

2. Raeside, Colin. Plasticité du génome au cours d'une expérience d'évolution au long terme chez Escherichia Coli : Plasticity of the genome of the course of a long term evolution experiment in Escherichia coli.

Degree: Docteur es, Virologie microbiologie immunologie, 2014, Université de Grenoble

Les réarrangements d'ADN à grande échelle, tels que inversions, amplifications, duplications, délétions, insertions et transposition des éléments génétiques mobiles, sont des acteurs essentiels de l'évolution. Ils ont une forte incidence sur l'organisation et l'expression des chromosomes, ce qui affecte le phénotype des organismes. Toutefois, la dynamique de ces réarrangements au cours de l'évolution et leurs effets sur l'adaptation des organismes sont souvent inconnus. Nous avons abordé ces questions en utilisant la plus longue expérience d'évolution en cours. A partir d'un ancêtre commun d'Escherichia coli, douze populations indépendantes sont cultivées dans un milieu limité en glucose depuis plus de 60 000 générations, soit 26 ans. La plupart des études antérieures ont porté sur les mutations ponctuelles et les petites insertions et délétions (InDels). En utilisant des clones isolés au cours du temps dans ces 12 populations, nous avons caractérisé les réarrangements d'ADN à grande échelle à la fois par l'analyse des séquences de génomes et par cartographie optique. A 40 000 générations, nous avons identifié 110 réarrangements parmi lesquelles 82 délétions, 19 inversions et 9 duplications. Plusieurs régions du chromosome ont été touchées à plusieurs reprises par le même type de réarrangements dans des populations indépendantes. Dans une des populations au moins, les réarrangements se sont produits au début de l'expérience d'évolution, au moment où l'augmentation de la valeur sélective est la plus élevée. Par conséquent, certains de ces réarrangements pourraient être bénéfiques dans ces conditions. Même dans le cas contraire, nous avons montré que ces réarrangements affectaient fortement la structure du chromosome au cours de l'expérience d'évolution.Au niveau moléculaire, nous avons montré que ~ 70% des réarrangements se produisent par recombinaison entre séquences d'insertion (IS), ce qui illustre l'importance de ces dernières dans la plasticité du génome. Nous avons donc caractérisé la distribution et la dynamique de ces petits éléments génétiques mobiles dans l'ensemble des 12 populations. Nous avons montré que les éléments IS ont fortement contribué à l'ensemble des mutations après 40 000 générations. Dans une population, les IS représentent même la moitié des mutations, et un des types d'IS, IS150, présente une forte prolifération avec 6 fois plus de copies à 40 000 générations, intervenant dans la plupart des réarrangements détectés dans cette population. Nous avons montré une forte dynamique temporelle d'IS150, avec une forte expansion suivie d'une domestication par l'hôte. En testant trois scenarii évolutifs, nous avons démontré que l'expansion d'IS150 était liée à une forte augmentation de la valeur sélective conférée par les événements initiaux de transposition ayant eu lieu avant 2000 générations. Plus tard, entre 20 000 et 40 000 générations, nous avons mesuré une diminution de la fréquence de transposition, probablement en raison d'une régulation négative de la transposition imposée par l'hôte. Enfin,… Advisors/Committee Members: Schneider, Dominique (thesis director), Gaffé, Joël (thesis director).

Subjects/Keywords: Evolution; Escherichia coli; Génome; Séquence d’Insertion (SI); Réarrangements; Adaptation; Evolution; Escherichia coli; Genome; Insertion Sequence (IS); Rearrangements; Adaptation; 570

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APA (6th Edition):

Raeside, C. (2014). Plasticité du génome au cours d'une expérience d'évolution au long terme chez Escherichia Coli : Plasticity of the genome of the course of a long term evolution experiment in Escherichia coli. (Doctoral Dissertation). Université de Grenoble. Retrieved from http://www.theses.fr/2014GRENV070

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Raeside, Colin. “Plasticité du génome au cours d'une expérience d'évolution au long terme chez Escherichia Coli : Plasticity of the genome of the course of a long term evolution experiment in Escherichia coli.” 2014. Doctoral Dissertation, Université de Grenoble. Accessed October 13, 2019. http://www.theses.fr/2014GRENV070.

MLA Handbook (7th Edition):

Raeside, Colin. “Plasticité du génome au cours d'une expérience d'évolution au long terme chez Escherichia Coli : Plasticity of the genome of the course of a long term evolution experiment in Escherichia coli.” 2014. Web. 13 Oct 2019.

Vancouver:

Raeside C. Plasticité du génome au cours d'une expérience d'évolution au long terme chez Escherichia Coli : Plasticity of the genome of the course of a long term evolution experiment in Escherichia coli. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Grenoble; 2014. [cited 2019 Oct 13]. Available from: http://www.theses.fr/2014GRENV070.

Council of Science Editors:

Raeside C. Plasticité du génome au cours d'une expérience d'évolution au long terme chez Escherichia Coli : Plasticity of the genome of the course of a long term evolution experiment in Escherichia coli. [Doctoral Dissertation]. Université de Grenoble; 2014. Available from: http://www.theses.fr/2014GRENV070

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