Nos axes de recherche interdisciplinaire bénéficient de la complémentarité des compétences des membres de l’équipe et s’inscrivent dans les trois thèmes suivants :

Évolution des génomes: Afin de comprendre comment la sélection naturelle façonne les génomes et d’identifier les fonctions biologiques les plus plastiques au cours de l’évolution, nous étudions le lien entre changements des génomes et dynamique des réseaux métaboliques et de régulation. Un de nos objectifs est ainsi de révéler les mécanismes dictant l’adaptation, la diversification et la co-existence de lignées bactériennes ainsi que les résistances aux antibiotiques. En outre, nous combinons ces approches évolutives avec des approches intégratives de biologie des systèmes pour appréhender « l’évolvabilité » des génomes et des réseaux. Enfin, nous utilisons et développons des outils de génomique comparative et de phylogénétique pour comprendre les origines moléculaires de la diversification des génomes procaryotes (bactéries et archées). Ceci inclut l'analyse évolutive des contenus en répertoire génique, l’étude de la structure des génomes et l’analyse de l'origine et de l’évolution de certaines machineries cellulaires et voies métaboliques. Ces travaux se caractérisent plus particulièrement par des analyses à grande échelle de larges jeux de données de type « -omiques ».

Évolution du métabolisme: Afin de prédire les capacités d’adaptation métabolique des microorganismes, en réponse par exemple à des altérations génétiques, nous tentons d’obtenir une caractérisation exhaustive des gènes participant à des voies métaboliques spécifiques, comme par exemple la biosynthèse des lipides ou des quinones. Nous combinons des approches expérimentales de biochimie et de génétique avec des études bioinformatiques de génomique comparative. Nous cherchons ainsi à comprendre non seulement le fonctionnement de ces voies métaboliques mais également leur évolution. Enfin, nous développons des approches computationnelles combinant biologie des systèmes et génomique comparative dans le but d’identifier des modules évolutifs dans les réseaux métaboliques.

Évolution expérimentale: Afin de comprendre quantitativement les mécanismes écologiques, moléculaires et génomiques de la sélection naturelle, nous analysons l’évolution de manière directe, c’est-à-dire expérimentalement, en travaillant aussi bien sur l’évolution au long-terme des bactéries que sur l’évolution d’organismes digitaux. Nous combinons donc évolution expérimentale in vivo et in silico. Une des expériences d’évolution analysée dans notre laboratoire est la plus longue en cours dans le monde, représentant plus de 65 000 générations d’évolution de la bactérie Escherichia coli (Figure). Les principaux objectifs sont de caractériser les innovations phénotypiques et leurs mécanismes sous-jacents relatifs: i) aux interactions entre gènes, produits des gènes et métabolites intracellulaires, ii) aux interactions entre lignées cellulaires, et iii) aux facteurs environnementaux (ressources disponibles, pression liée aux antibiotiques,…). La dynamique des réseaux cellulaires (métaboliques et de régulation) est analysée en lien avec les changements du génome.