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Full-tenure track researcher Patricia BALARESQUE


 
 
 
 
 
 
Mes recherches se concentrent autour de 2 axes:
 
 
 
AXE 1 Etude des processus évolutifs qui modélent les séquences redondantes: impact pour leur utilisation en génétique et génomique des populations
 

Je m'interesse aux séquences redondantes qu'elles soient de type répétées (c-à -d. ayant une structure moléculaire donnée :  microsatellites,  minisatellites,  SINE,  LINE, etc.) ou dupliquées (c.-à -d. ayant une structure moléculaire variable mais >  1kb  et retrouvées plusieurs fois dans le génome, nommées "duplications  segmentaires"). J'ai étudié en détails les mécanismes de mutation des  microsatellites  dans le cadre de projets relatifs aux peuplements européen et asiatique, sous l'angle des lignées paternelles. Mes travaux ont permis de montrer que la population masculine européenne actuelle résultait d'une forte expansion de population depuis le croissant fertile jusqu'en Europe de l'ouest, sur la période allant de la fin du Néolithique jusqu'à  l'âge du Bronze {Balaresque et al., 2010}; cette expansion concernait surtout une lignée phylogénétique, laquelle n'est pas détectée dans les échantillons néolithiques européens. Nous avons également pu montrer que les processus sexe-spécifiques affectaient les populations en fonction de leur structure sociale {Segurel et al., 2008}: la variance du succés reproducteur dans les sociétés d'éleveurs patrilinéaires était bien plus élevée que dans les sociétés d'agriculteurs bilinéaires {Balaresque et al., 2015, Heyer et al., 2015}.

  

Au-delà  des résultats de peuplement, j'ai étudié le polymorphisme des séquences répétées (microsatellites), qui, dans ces études, ne répondaient pas ni aux hypothéses de neutralité, ni aux modéles de mutation attendus. J'ai montré que le polymorphisme des  microsatellites  est directement lié au contexte génomique environnant, ceux-ci pouvant aussi bien être modelés par de la sélection sexe-spécifique {Balaresque et al., 2003} que par les séquences dupliquées sur lesquelles ils se trouvent (duplications  segmentaires,  SDs {Balaresque et al., 2014}).

  

Les  microsatellites  localisés sur des  SDs  montrent des polymorphismes trés complexes, biaisés par les mécanismes additionnels qui affectent ces régions  {Balaresque et al., 2014}. Ces résultats montrent qu'une analyse préalable du polymorphisme est nécessaire afin d'exclure les séquences n'accumulant pas les mutations aléatoirement, car elles biaisent les métriques de diversité (hétérozygotie, effectif efficace). J'ai pu montrer qu'une sélection fine sur la base de la localisation génomique et d'un taux de mutation choisi, le tout associé à  des méthodes d'apprentissage ad hoc (type  SVM,  RandomForest), permettait d'améliorer significativement les métriques. Par exemple, cela permet d'augmenter la prédiction de l'origine phylogénétique des lignées paternelles de 50 à 97% sur la base de  microsatellites uniquement  {Balaresque et al., 2019}.

  

Les 'sauts'  mutationnels  exceptionnels des  microsatellites  localisés sur les  SDs  m'ont amené à  m'intéresser à  ces régions. Bien qu'elles ne représentent que 10% du génome humain, les  SD  sont le substrat de nombreux réarrangements responsables des variations structurales dans le génome (type Copy Number Variation, CNV). La variation du nombre de copies a été étudiée chez l'homme sur les génes impliqués dans la reproduction, l'immunité ou la perception sensorielle et chez d'autres organismes dans l'adaptation à  de nouveaux environnements (salinité, métaux lourds, etc.). Gràce à  un systéme de veille de ces réarrangements que j'ai mis au point, basé sur le polymorphisme  CNVs  des  microsatellites, j'ai montré qu'il existait de fortes différences d'architectures génomiques entre chromosomes Y. Les réarrangements, dus aux  SDs, impactent directement le nombre de copies des génes impliqués dans la fertilité (DAZ,  RBMY,  CDY,  VCY). Les résultats montrent qu'en fonction de leur origine phylogénétique, certains chromosomes Y étaient trés propices aux réarrangements et d'autres beaucoup plus stables {Balaresque et al., 2008}. Ce résultat est à  prendre en compte dans la recherche des mécanismes expliquant les chutes de fertilité masculine en Europe et tout spécialement dans les milieux exposés aux pesticides, métaux lourds, etc. Cette propension à  faire du  CNV  ou pas, liée à  l'origine  phylogéographique  des individus est confirmée par une étude récente sur le génome complet de 54 populations à  travers le monde {Bergstrom et al., 2020}. L'ensemble de ces résultats mettent en évidence l'existence de génomes plus instables que d'autres, notamment en raison d'architectures génomiques pré-disposantes.  

  

Dans le cadre de nos analyses des SDs palindromiques  du chromosome Y (30% du chromosome), nous avons montré que la conversion  génique  (échange  d'ADN) entre  SDs  est plus ou moins rapide en fonction des lignées phylogénétiques et de leurs architectures génomiques. Par contre, quelque soit la lignée, elle se fait toujours vers l'état ancestral (consensus chimpanzé/gorille) {Hallast et al., 2013}. Ces résultats évoquent d'avantage un mécanisme stabilisant que diversifiant et posent la question du rà´le de l'architecture fine des chromosomes (SDpalindromiques  vs non-palindromiques) sur l'évolution des séquences et le potentiel adaptatif individuel. Cette question a été remise à  l'honneur par le  séquenà§age  des chromosomes Y de  Denisova  et  Néandertal, relancant le débat sur le potentiel adaptatif des individus et le remplacement des lignées masculines au Néolithique évoqué plus haut. Grà¢ce à  la mise au point d'un outil de détection des  SDs {Delehelle et al., 2018}, nous pouvons maintenant aller plus loin dans l'exploration de l'architecture des génomes  eucaryotes.

  

 
AXE 2 Etude de la sensibilité auditive dans les populations humaines et chez les primates non-humains: vers une approche holistique de ce sens

  

L'audition est un sens trés peu étudié chez l'homme et les primates, autant au niveau physiologique que génomique. En utilisant morphologie, physiologie, génomique, j'ai pu apporter des informations sur plusieurs composantes clés du déterministe auditif chez l'homme et pour 13 autres espéces de primates. Nos travaux sur l'évolution de la structure cochléaire chez les primates ont démontré une plus grande capacité à  discriminer les basses fréquences chez l'homme comparé à toutes les autres espèces, hommes archaïques inclus {Braga et al. 2015}. Nous avons également montré des différences structurales cochléaires entre hommes et femmes {Braga et al. 2019}. Mes premiers résultats sur la sensibilité auditive montrent qu'il existe une perte de l'audition progressive au cours de la vie sans âge seuil évident  {Bui et al. 2019}. L'étude de la sensibilité auditive des populations humaines vivants dans des environnements contrastés et l'analyse phylogénétique des génes de l'audition chez les primates sont en cours.


Journal articles26 documents

  • Andreia Moreira, Myriam Croze, Franklin Delehelle, Sylvain Cussat-Blanc, Hervé Luga, et al.. Hearing sensitivity of primates: recurrent and episodic positive selection in hair cells and stereocilia protein-coding genes. Genome Biology and Evolution, Society for Molecular Biology and Evolution, 2021, 13 (8), ⟨10.1093/gbe/evab133⟩. ⟨hal-03357817⟩
  • Gurdeep Matharu Lall, Maarten Larmuseau, Jon Wetton, Chiara Batini, Pille Hallast, et al.. Subdividing Y-chromosome haplogroup R1a1 reveals Norse Viking dispersal lineages in Britain. European Journal of Human Genetics, Nature Publishing Group, 2020, 29 (3), pp.512-523. ⟨10.1038/s41431-020-00747-z⟩. ⟨hal-03454686⟩
  • Gurdeep Matharu Lall, Maarten Larmuseau, Jon Wetton, Chiara Batini, Pille Hallast, et al.. Subdividing Y-chromosome haplogroup R1a1 reveals Norse Viking dispersal lineages in Britain. European Journal of Human Genetics, Nature Publishing Group, 2020, ⟨10.1038/s41431-020-00747-z⟩. ⟨hal-03039180⟩
  • Caroline Bouakaze, Franklin Delehelle, Nancy Sáenz-Oyhéréguy, Andreia Moreira, Stéphanie Schiavinato, et al.. Predicting haplogroups using a versatile machine learning program (PredYMaLe) on a new mutationally balanced 32 Y-STR multiplex (CombYplex): unlocking the full potential of the human STR mutation rate spectrum to estimate forensic parameters. Forensic Science International: Genetics , Elsevier, 2020, 48, pp.102342. ⟨10.1016/j.fsigen.2020.102342⟩. ⟨hal-02906055⟩
  • J. Braga, Chafik Samir, L. Risser, J. Dumoncel, D. Descouens, et al.. Cochlear shape reveals that the human organ of hearing is sex-typed from birth. Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-47433-9⟩. ⟨hal-02289895⟩
  • Bui Thi Thien Trang, Jean-Michel Loubes, Laurent Risser, Patricia Balaresque. Distribution regression model with a Reproducing Kernel Hilbert Space approach. Communications in Statistics - Theory and Methods, Taylor & Francis, 2019, pp.1-23. ⟨10.1080/03610926.2019.1658782⟩. ⟨hal-02413185⟩
  • Thi Thien Trang Bui, Jean-Michel Loubes, Laurent Risser, Patricia Balaresque. Distribution regression model with a Reproducing Kernel Hilbert Space approach. Canadian Journal of Statistics, Wiley, 2018. ⟨hal-01824022⟩
  • Clément Zanolli, Mona Le Luyer, Patricia Balaresque, Priscilla Bayle, Rémi Esclassan, et al.. Exploration de la variabilité de la structure des tissus dentaires dans les populations humaines (sub)actuelles. Bulletins et Mémoires de la Société d'anthropologie de Paris, Springer Verlag, 2017. ⟨hal-03153992⟩
  • José Braga, Priscille Bouvier, Jordan Romeyer Dherbey, Patricia Balaresque, Laurent Risser, et al.. Echoes from the past: New insights into the early hominin cochlea from a phylo-morphometric approach. Comptes Rendus Palevol, Elsevier, 2017, 16 (5-6), pp.508-520. ⟨10.1016/j.crpv.2017.02.003⟩. ⟨hal-01754860⟩
  • Catherine Thèves, Élodie Cabot, Caroline Bouakaze, Pierre Chevet, Eric Crubézy, et al.. About 42% of 154 remains from the “Battle of Le Mans”, France (1793) belong to women and children: Morphological and genetic evidence. Forensic Science International, Elsevier, 2016, 262, pp.30 - 36. ⟨10.1016/j.forsciint.2016.02.029⟩. ⟨hal-01685604⟩
  • Valérie Choesmel Cadamuro, Caroline Bouakaze, Myriam Croze, Stéphanie Schiavinato, Laure Tonasso, et al.. Determined about sex: Sex-testing in 45 primate species using a 2Y/1X sex-typing assay. Forensic Science International: Genetics , Elsevier, 2015, 14, pp.96 - 107. ⟨10.1016/j.fsigen.2014.09.010⟩. ⟨hal-01760727⟩
  • Patricia Balaresque, Nicolas Poulet, Sylvain Cussat-Blanc, Patrice Gerard, Lluis Quintana-Murci, et al.. Y-chromosome descent clusters and male differential reproductive success: young lineage expansions dominate Asian pastoral nomadic populations. European Journal of Human Genetics, Nature Publishing Group, 2015, 23, pp.1413-1422. ⟨10.1038/ejhg.2014.285⟩. ⟨hal-01280347⟩
  • J. Braga, Jean-Michel Loubes, D. Descouens, J. Dumoncel, J. Thackeray, et al.. Disproportionate Cochlear Length in Genus Homo Shows a High Phylogenetic Signal during Apes’ Hearing Evolution. PLoS ONE, Public Library of Science, 2015, 10 (6), pp.e0127780. ⟨10.1371/journal.pone.0127780⟩. ⟨hal-03039279⟩
  • Evelyne Heyer, Jean-Tristan Brandenburg, Michela Leonardi, Bruno Toupance, Patricia Balaresque, et al.. Patrilineal populations show more male transmission of reproductive success than cognatic populations in Central Asia, which reduces their genetic diversity. American Journal of Physical Anthropology, Wiley, 2015, 157 (4), pp.537-543. ⟨10.1002/ajpa.22739⟩. ⟨hal-02122584⟩
  • Turi King, Gloria Gonzalez Fortes, Patricia Balaresque, Mark Thomas, David Balding, et al.. Identification of the remains of King Richard III. Nature Communications, Nature Publishing Group, 2014, 5 (1), ⟨10.1038/ncomms6631⟩. ⟨hal-03039451⟩
  • Philippe Biagini, Catherine Thèves, Patricia Balaresque, Annie Geraut, Catherine Cannet, et al.. Variola virus in a 300-year-old Siberian mummy.. New England Journal of Medicine, Massachusetts Medical Society, 2012, 367 (21), pp.2057-9. ⟨10.1056/NEJMc1208124⟩. ⟨hal-00967584⟩
  • Etienne Bezault, Patricia Balaresque, Aboubacar Toguyeni, Yves Fermon, Hitoshi Araki, et al.. Spatial and temporal variation in population genetic structure of wild Nile tilapia (Oreochromis niloticus) across Africa. BMC Genetics, BioMed Central, 2011, 12 (december), Non paginé. ⟨10.1186/1471-2156-12-102⟩. ⟨hal-01000397⟩
  • Catherine Thèves, Patricia Balaresque, Larissa E Evdomikova, Innokentevich V Timofeev, Anatoly N Alekseev, et al.. Population genetics of 17 Y-chromosomal STR loci in Yakutia.. Forensic Science International: Genetics , Elsevier, 2010, 4 (5), pp.e129-30. ⟨10.1016/j.fsigen.2010.01.018⟩. ⟨hal-00973749⟩
  • Nicolas Poulet, P. Balaresque, T. Aho, M. Bjorklund. Genetic structure and dynamics of a small introduced population: the pikeperch, Sander lucioperca, in the Rhône delta. Genetica, Springer Verlag, 2009, 135 (1), pp.77-86. ⟨10.1007/s10709-008-9260-z⟩. ⟨hal-02599054⟩
  • Evelyne Heyer, Patricia Balaresque, Mark Jobling, Lluis Quintana-Murci, Raphaelle Chaix, et al.. Genetic diversity and the emergence of ethnic groups in Central Asia. BMC Genetics, BioMed Central, 2009, 10 (1), pp.49. ⟨10.1186/1471-2156-10-49⟩. ⟨pasteur-00670637⟩
  • Laure Ségurel, Begoña Martínez-Cruz, Lluis Quintana-Murci, Patricia Balaresque, Myriam Georges, et al.. Sex-specific genetic structure and social organization in Central Asia: insights from a multi-locus study.. PLoS Genetics, Public Library of Science, 2008, 4 (9), pp.e1000200. ⟨10.1371/journal.pgen.1000200⟩. ⟨hal-00328137⟩
  • Patricia Balaresque, Georgina Bowden, Emma Parkin, Ghada Omran, Evelyne Heyer, et al.. Dynamic nature of the proximal AZFc region of the human Y chromosome: multiple independent deletion and duplication events revealed by microsatellite analysis.. Human Mutation, Wiley, 2008, 29 (10), pp.1171-80. ⟨10.1002/humu.20757⟩. ⟨hal-00393071⟩
  • Patricia Balaresque, A. Sibert, Evelyne Heyer, B. Crouau-Roy. Unbiased Interpretation of Haplotypes at Duplicated Microsatellites. Annals of Human Genetics, Wiley, 2007, 2007-10-01 (71), pp.209-2019. ⟨hal-00206230⟩
  • Patricia Balaresque, Franz Manni, Jean-Michel Dugoujon, Brigitte Crouau-Roy, Evelyne Heyer. Estimating sex-specific processes in human populations : ara XY-homologous markers an effective tool ?. Heredity, Nature Publishing Group, 2006, 96 (3), pp.214-221. ⟨hal-00103362⟩
  • Patricia Balaresque, Bruno Toupance, Lluis Quintana-Murci, Brigitte Crouau-Roy, Evelyne Heyer. Sex-specific selection on the human X chromosome?. Genetics Research, Cambridge University Press (CUP), 2004, 83 (3), pp.169-176. ⟨10.1017/S0016672304006858⟩. ⟨hal-00216125⟩
  • Patricia Balaresque, Bruno Toupance, Evelyne Heyer, Brigitte Crouau-Roy. Evolutionary dynamics of duplicated microsatellites shared by sex chromosomes.. Journal of Molecular Evolution, Springer Verlag, 2003, 57 Suppl 1, pp.S128-S137. ⟨10.1007/s00239-003-0018-z⟩. ⟨hal-00480592⟩

Conference papers2 documents

  • M Gibert, A. Moreira, P. Balaresque, L Tonasso, S Schiavinato. MicroEvol : Evolution et dynamiques des populations pyrénéennes : Vallée de Vicdessos. ohmpyr2020 : Séminaire de restitution des projets 2018-2019 de l'OHM Pyrénées Haut Vicdessos 2020, CNRS UMR 5602 GEODE, Jan 2020, TOULOUSE, France. ⟨hal-02468038⟩
  • C. Zanolli, P. Balaresque, J. Braga, R. Esclassan, R. Macchiarelli, et al.. Variabilité de la structure des tissus dentaires chez l'humain moderne: l'influence de facteurs biologiques et environnementaux.. ZANOLLI C., BALARESQUE P., BRAGA J., ESCLASSAN R., MACCHIARELLI R., MARET D., VAYSSE F. - 2016 Variabilité de la structure des tissus dentaires chez l'humain moderne: l'influence de facteurs biologiques et environnementaux. XXXIIème Colloque du Groupement des Anthropologistes de Langue Française (GALF) - La Diversités Humaines. Hommage au Professeur Georges Larrouy, Jun 2016, Toulouse, France. ⟨hal-02944970⟩

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