Etude de Méthodes Inférentielles et Logiciels pour l'Evolution – EMILE

Les avancées spectaculaires de la biologie moléculaire et leur mise en oeuvre par les généticiens des populations dans ces 20 dernières années ont considérablement accru la qualité et la quantité des données disponibles dans cette discipline. Cette situation permet d?envisager une meilleure compréhension de l?histoire évolutive des populations et des espèces, notamment en vue de proposer des mesures concrètes de gestion pour de nombreuses espèces, telles que les plantes cultivées, les animaux domestiques, les espèces en danger ou celles mettant en danger la biodiversité ou les intérêts de l?homme (espèces bio-invasives ou pathogènes). Cependant, la panoplie des méthodes d?analyse statistique disponibles pour effectuer des inférences réalistes est loin d?exploiter avec efficacité la richesse de ces données. Le projet EMILE a donc pour objectif général de combler cette lacune en fournissant méthodes, algorithmes et logiciels pour un large spectre d?applications en génétique des populations. Ce projet rassemble une vingtaine de chercheurs dont la formation et l?activité va de la théorie statistique pour les uns à l?application biologique pour d?autres en passant par la génétique des populations théorique. A ce titre, il affiche donc une forte composante inter-disciplinaire. Plus précisément, nous allons étendre dans le cadre du projet EMILE la gamme d?applications de deux classes d?algorithmes : ceux fondés sur l?estimation de la vraisemblance par échantillonnage préférentiel des généalogies de gènes quand les scénarios évolutifs envisagés le permettent, et ceux fondés sur l?approche ABC (Approximate Bayesian Computation) dans les autres cas. Afin d?ancrer l?ABC dans un cadre théorique plus solide, nous allons explorer certains aspects statistiques de cette approche qui n?ont pas fait l?objet de recherches jusqu?ici, à savoir la prédiction et la validation de modèles. Du point de vue des applications, nous nous intéresserons plus précisément à l?inférence de la dispersion (distance limitée de dispersion, biais dû au sexe, dispersion du pollen, etc.), à la caractérisation des régimes de reproduction d?espèces « non-standard » (haploïdes, partiellement auto-fécondes ou clonales), en utilisant différentes catégories de marqueurs génétiques, indépendants ou liés. Les méthodes que nous aurons développées seront appliquées à un ensemble de systèmes biologiques comprenant des virus et des champignons phytopathogènes, ainsi que des espèces envahissantes qui menacent la biodiversité ou les cultures européennes. Finalement, toutes les méthodes seront rendues accessibles à la communauté scientifique sous la forme de programmes conviviaux en accès libre qui permettront, par exemple, aux chercheurs de retracer l?histoire évolutive des populations, de détecter les locus sous sélection et d?évaluer la pression de sélection correspondante, de localiser sur le territoire d?une espèce des barrières éventuelles aux flux de gènes. La large diffusion de ces méthodes permettra leur usage dans des contextes à forte composante économique ou sociétale, tels que la reconstitution des routes d?expansion de l?espèce humaine, ainsi que de certaines espèces envahissantes ou pathogènes (pour l?homme, mais aussi pour les animaux et les plantes), l?identification des unités de conservation d?espèces en danger par la délimitation des contours géographiques de leur aire de répartition, ou encore l?estimation des risques de contamination d?espèces sauvages par des OGM grâce à l?évaluation des courbes de dispersion du pollen dans les populations naturelles.