La biodiversité des amphibiens revisitée grâce aux nouveaux outils de la génomique fonctionnelle

Conserved chromatin and repetitive patterns reveal slow genome evolution in frogs
 

Jessen V. Bredeson^1,2†, Austin B. Mudd^1†, Sofia Medina-Ruiz^1†, Therese Mitros¹, Owen Kabnick Smith³, Kelly E. Miller¹, Jessica B. Lyons^1,4, Sanjit S. Batra⁵, Joseph Park^1, Kodiak C. Berkoff¹, Christopher Plott⁶, Jane Grimwood⁶, Jeremy Schmutz⁶, Guadalupe Aguirre-Figueroa³, Mustafa K. Khokha⁷, Maura Lane⁷, Isabelle Phillipp¹, Mara Laslo⁸, James Hanken⁸, Gwenneg Kerdivel⁹, Nicolas Buisine⁹, Laurent M. Sachs⁹, Daniel R. Buchholz¹⁰, Taejoon Kwon_¹¹, Heidi Smith-Parker¹², Marcos Gridi-Papp¹³, Michael J. Ryan¹², Robert. D. Denton¹⁴, John H. Malone¹⁴, John B. Wallingford¹⁵, Aaron F. Straight³, Rebecca Heald¹, Dirk Hockemeyer^1,4,17, Richard M. Harland¹, Daniel S. Rokhsar^{1,2,4,16,17,*}

Les anoures sont un groupe d’amphibiens écologiquement diversifiés et phylogénétiquement anciens. L’un d’entre eux, le Xénope, est un modèle historique à notre compréhension des processus de développement. Cette étude apporte des ressources génomiques importantes : la séquence génomique de référence de haute qualité pour la grenouille à griffes occidentale, Xenopus tropicalis, et celle de trois espèces de grenouilles modèles émergentes phylogénétiquement éloignées (Eleutherodactylus coqui, Engystomops pustulosus et Hymenochirus boettgeri). Un point marquant de l’étude est l’inférence d’un caryotype ancestral des anoures, composé de 13 chromosomes et d’une dynamique limitée de translocations/fusions chromosomiques associées. La contribution de l’unité PhyMA porte sur l’espèce Eleutherodactylus coqui, pour laquelle l’équipe RoDEo a produit un transcriptome de référence annoté, nécessaire à l’annotation de son génome. Cette ressource a, en plus de son intérêt pour l’étude de l’évolution des génomes, un intérêt pour l’étude du contrôle par les hormones thyroïdiennes des transitions du cycle de vie. Les modalités de développement post-embryonnaire peuvent être très diverses chez les amphibiens. Ces derniers peuvent avoir un développement bi-phasique (éclosion suivie d’une phase larvaire aquatique et métamorphose en juvénile pouvant coloniser un milieu terrestre ou pouvant rester aquatique avec une respiration aérienne, comme c’est le cas pour Xenopus tropicalis), être pédomorphes (maintien de caractères larvaires aquatiques chez l’adulte), ou encore se développer directement (forme adulte terrestre à l’éclosion, c’est le cas de Eleutherodactylus coqui). Notre objectif est de définir le niveau de conservation et/ou de diversité de l’expression des gènes au cours du développement post-embryonnaire et de la métamorphose et ses relations avec les hormones thyroïdiennes. Au-delà de l’aspect fondamental de ce travail sur la diversité de ce contrôle moléculaire, les retombées pourraient permettre d’explorer l’influence des signaux environnementaux sur la signalisation thyroïdienne.

1-Department of Molecular and Cell Biology, Weill Hall, University of California, Berkeley, CA, 94720, USA.
2-DOE-Joint Genome Institute, 1 Cyclotron Road, Berkeley, CA, 94720, USA.
3-Department of Biochemistry, Stanford University School of Medicine, 279 Campus Drive, Beckman Center 409, Stanford, CA, 94305-5307, USA. 
4-Innovative Genomics Institute, University of California, Berkeley, CA, 94720, USA. 
5-Computer Science Division, University of California Berkeley, 2626 Hearst Avenue, Berkeley, CA, 94720, USA. 
6-Genome Sequencing Center, HudsonAlpha Institute for Biotechnology, Huntsville, AL, 35806 USA. 
7-Pediatric Genomics Discovery Program, Departments of Pediatrics and Genetics, Yale University School of Medicine, 333 Cedar Street, New Haven, CT, 06510, USA. 
8-Department of Organismic and Evolutionary Biology, and Museum of Comparative Zoology, Harvard University, Cambridge, MA, 02138, USA. 
9-Département Adaptation du Vivant, UMR 7221 CNRS, Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris, France. 
10-DRB Department of Biological Sciences, University of Cincinnati, Cincinnati, OH, USA. 
11-Department of Biomedical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology, Ulsan, 44919, Republic of Korea. 
12-Department of Integrative Biology, Patterson Labs, 2401 Speedway, University of Texas, Austin, TX, 78712, USA. 
13-Department of Biological Sciences, University of the Pacific, 3601 Pacific Avenue, Stockton, CA, 95211, USA. 
14-Department of Molecular and Cell Biology and Institute of Systems Genomics, University of Connecticut, 181 Auditorium Road, Unit 3197, Storrs, CT, 06269, USA. 
15-Department of Molecular Biosciences, Patterson Labs, 2401 Speedway, The University of Texas at Austin, Austin, TX, 78712, USA. 
16-Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, Onna, Okinawa, 9040495, Japan.
17-Chan-Zuckerberg BioHub, 499 Illinois Street, San Francisco, CA, 94158, USA. 

† These authors contributed equally
* Corresponding authors