Towards comparative epigenomics in hominids : a study of DNA methylation detection in ancient human and chimp bones

par Giulia Lizzo

Thèse de doctorat en Physiologie et biologie des organismes, populations, interactions. Génomes, épigénomes, destin cellulaire

Sous la direction de Thierry Grange.

Soutenue le 18-10-2016

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Institut Jacques Monod (Paris) (laboratoire) et de Université Paris Diderot - Paris 7 (établissement de préparation) .

Le président du jury était Anne Plessis.

Le jury était composé de Thierry Grange, Anne Plessis, Hadi Quesneville, Robert Feil, Olivier Kirsh, Jörg Tost.

Les rapporteurs étaient Hadi Quesneville, Robert Feil.

  • Titre traduit

    Vers l’épigénomique comparative chez les hominidés : une étude de la détection de la méthylation de l’ADN dans des os anciens d’homme et de chimpanzé


  • Résumé

    Les modifications épigénétiques sont des modulateurs importants de l'expression des gènes qui peuvent être associés à des changements phénotypiques et utilisés pour suivre l'évolution des éléments cis-régulateurs. Parmi les différents types de marqueurs épigénétiques, la méthylation de l'ADN est conservée dans le temps et peut être mesurée dans des échantillons anciens. Nous visons à réaliser une étude comparative approfondie de l'évolution de la méthylation de l'ADN dans les tissus minéralisés de la lignée des hominidés. Nous établissons ainsi des cartes de méthylation évolutives de référence en utilisant des échantillons post-mortem d'os humains et de chimpanzés, datés jusqu'à 110 ans, pour s'assurer qu'ils ont subi des transformations diagénétiques suffisantes pour imiter la situation taphonomique rencontrée dans les os anciens. En outre, cette étude inclut différents types d'os afin de réduire le bruit dû à la variabilité inter-osseuse. Différentes approches de cartographie de la méthylation ont été utilisées pour identifier celles qui conviennent le mieux à ces échantillons. Le séquençage au bisulfite des génomes entiers (BS) ou la représentation réduite BS (RRBS) ne sont pas appropriés pour les échantillons anciens en raison de la présence fréquente d'un excès important d'ADN environnemental. Nous avons donc exploré à la fois du BS ciblée par Bisulfite Patch-PCR, et une méthode haut-débit d'enrichissement de la fraction méthylée (MBD-seq). Les deux techniques nécessitent des adaptations aux caractéristiques des échantillons anciens, y compris une faible quantité d'ADN endogène, une contamination élevée de l'ADN environnemental et une fragmentation de l'ADN. Les résultats obtenus illustrent les forces et les inconvénients des stratégies choisies pour les échantillons anciens


  • Résumé

    Epigenetic modifications are important modulators of gene expression that can be associated to phenotypic changes and used to track the evolution of cis-regulatory elements. Among the different types of epigenetic marker, DNA methylation is conserved over time and can be measured in ancient samples. We aim at performing an in-depth comparative study of the evolution of DNA methylation patterns in mineralized tissues of the hominine lineage. We are thus establishing reference evolutionary methylation maps using post-mortem samples of human and chimpanzee bones up to 110 years old, to ensure that they have experienced sufficient diagenetic transformations to mimic the taphonomic situation encountered in ancient bones. Furthermore, this study includes different types of bones in order to reduce noise due to inter-bone variability. Different methylation mapping approaches were used to identify those best suited to such samples. Whole genome bisulfite sequencing (BS) or reduced representation BS (RRBS) are not suitable for ancient samples due to the frequent presence of a vast excess of environmental DNA. We thus explored both high-throughput targeted BS using Bisulfite Patch-PCR, and a methylation-based enrichment method (MBD-seq). Both techniques require adaptations to ancient sample characteristics, including low quantity of endogenous DNA, high environmental DNA contamination and DNA fragmentation. The results obtained illustrate strengths and drawbacks of the chosen strategies for ancient samples

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.