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Paysages transcriptionnel et chromatinien des génomes de la vache, du porc, du poulet et de la chèvre : projet-pilote "FR-AgENCODE" de FAANG

SAPS conference FAANG logo. © Inra
Mis à jour le 22/09/2017
Publié le 08/09/2017
Mots-clés : CONFÉRENCES
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Sarah Djebali Quelen - PhD

INRA - UMR GenPhySE, Castanet-Tolosan

Mardi 19 septembre à 11 heures

INRA IdF Jouy-en-Josas

Salle 271, bâtiment 230

Paysages transcriptionnel et chromatinien des génomes de la vache, du porc, du poulet et de la chèvre [projet-pilote "FR-AgENCODE" de FAANG]

Foissac S., Djebali S., Acloque H., Bardou P., Blanc F., Cabau C., Derrien T., Drouet F., Esquerre D., Fabre S., Gaspin C., Gonzalez I., Goubil A., Klopp C., Laurent F., Marthey S., Marti M., Mompart F., Munyard K., Muret K., Pollet S., Queré P., Rau A., Robelin D., San Cristobal M., Tixier-Boichard M., Tosser-Klopp G., Villa-Vialaneix N., Vincent-Naulleau S., Zytnicki M., Pinard-Van der Laan MH., Lagarrigue S., Giuffra E.

Une production animale suffisante en quantité, qualité et diversité tout en préservant l’environnement et en garantissant le bien-être animal nécessite une meilleure compréhension du lien génotype/phénotype, qui elle-même ne peut se passer d’une meilleure annotation fonctionnelle du génome. Le but du projet Fr-AgENCODE est d’obtenir une annotation fonctionnelle multi-espèce par la génération de données fonctionnelles haut-débit sur 3 tissus/cellules primaires en relation avec le système immunitaire et le métabolisme. Une importante collection d’échantillons provenant d’autres tissus est disponible pour une utilisation future (Biosamples FAANG <<FR-AGENCODE>>). Pour 2 mâles et 2 femelles provenant de 4 espèces différentes (porc, vache, chèvre et poulet), nous avons généré des données RNA-seq (directionnel) et ATAC-seq sur le foie et sur deux types de cellules T (CD3+CD4+ & CD3+CD8+) triées à partir du sang (mammifères) ou de la rate (poulet). Nous avons aussi généré des données HiC de conformation 3D de la chromatine sur le foie. Nous avons utilisé des pipelines standards pour le traitement des 3 types de données. Bien que la plupart des alignements des lectures RNA-seq (50-70%) tombent dans des exons annotés, ils ont aussi révélé des milliers de nouveaux transcrits et gènes, y compris des extensions de gènes codants annotés et de nouveaux ARNs longs non codants. La qualité des données ATAC-seq a été confirmée par la proportion significative de pics dans les régions promotrices et par le pattern d’accumulation spécifique des pics au niveau du début des gènes (TSS), par rapport à la fin des gènes (TTS). Une analyse par composante principale des données RNA-seq (basée sur l’expression des gènes) et ATAC-seq (basée sur l’accessibilité de la chromatine) a révélé des clusters caractérisés par le type cellulaire et le sexe dans toutes les espèces. A partir des données de HiC, nous avons généré des cartes d’intéraction de résolution 40kb, calculé un index de directionalité tout génome et identifié entre 4,100 (pour le poulet) et 12,100 (pour le porc) domaines topologiquement associés (TADs). Nous avons également investigué la corrélation entre les données RNA-seq (au niveau du gène) et ATAC-seq (au niveau du promoteur du gène). En résumé, nous présentons ici la première annotation à la fois multi-espèce et multi-tissu de l’accessibilité de la chromatine et de l’architecture du génome en lien avec l’expression des gènes chez les animaux de rente.
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Profiling the landscape of transcription, chromatin accessibility and chromosome conformation of cattle, pig, chicken and goat genomes [FAANG pilot project ‘’FR-AgENCODE’’]

Foissac S., Djebali S., Acloque H., Bardou P., Blanc F., Cabau C., Derrien T., Drouet F., Esquerre D., Fabre S., Gaspin C., Gonzalez I., Goubil A., Klopp C., Laurent F., Marthey S., Marti M., Mompart F., Munyard K., Muret K., Pollet S., Queré P., Rau A., Robelin D., San Cristobal M., Tixier-Boichard M., Tosser-Klopp G., Villa-Vialaneix N., Vincent-Naulleau S., Zytnicki M., Pinard-Van der Laan MH., Lagarrigue S., Giuffra E.

Functional annotation of livestock genomes is a critical and obvious next step to derive maximum benefit for agriculture, animal science, animal welfare and human health. The aim of the Fr-AgENCODE project is to generate multi-species functional genome annotations by applying high-throughput molecular assays on three target tissues/cells relevant to the study of immune and metabolic traits. An extensive collection of stored samples from other tissues is available for further use (FAANG Biosamples “FR-AGENCODE”). From each of two males and two females per species (pig, cattle, goat, chicken), strand-oriented RNA-seq and chromatin accessibility ATAC-seq assays were performed on liver tissue and on two T cell types (CD3+CD4+ & CD3+CD8+) sorted from blood (mammals) or spleen (chicken). Chromosome Conformation Capture (in situ Hi-C) was also carried out on liver. Sequencing reads from the 3 assays were processed using standard processing pipelines. While most (50-70%) RNA-seq reads mapped to annotated exons, thousands of novel transcripts and genes were found, including extensions of annotated protein-coding genes and new lncRNAs. Consistency of ATAC-seq results was confirmed by the significant proportion of called peaks in promoter regions (36-66%) and by the specific accumulation pattern of peaks around gene starts (TSS) vs. gene ends (TTS). Principal Component Analyses for RNA-seq (based on quantified gene expression) and ATAC-seq (based on quantified chromatin accessibility) highlighted clusters characterized by cell type and sex in all species. From Hi-C data, we generated 40kb-resolution interaction maps, profiled a genome-wide Directionality Index and identified from 4,100 (chicken) to 12,100 (pig) topologically-associating domains (TADs). Correlations were reported between RNA-seq and ATAC-seq results. In summary, we present here an overview of the first multi-species and -tissue annotations of chromatin accessibility and genome architecture related to gene expression for farm animals.

Invitée par Claire Rogel-Gaillard, UMR GABI