Mutations occur randomly and they are responsible for causing genetic variation. An in-depth knowledge on rate and patterns of mutations and their effects at the molecular and phenotypic level are important for better understanding genetic variation. In my thesis work, I have investigated mutation rate in a large long-lived tree living for more than 200 years and the other was a pedigree ofC57BL6/Jinbredmousestrains. In the first project, we have estimated the mutation rate in Oak tree (Quercus robur). We sequenced de novo the genome of two distant branches of an emblematic 238-year-old oak tree. Plants do not have a proper germline, and mutations can therefore be passed from somatic cells to gametes. Therefore, generational mutational rate depends on replication errors made during germ cell development and on the accumulation of somatic mutations. It has generally been assumed that the large number of somatic cell divisions separating zygote from gamete formation in long-lived plants should lead to many mutations. We found very few fixed somatic single-nucleotide variants (SNVs). Our data gives an unprecedented view on the extent of somatic mutations in an old living organism and support the idea that stem cells in trees, although vulnérable to environment-induced mutations, are probably quite well protected from them, allowing to stably pass a genome to the next génération even after hundreds of years of continuous growth. The work of my thesis gives significant insight about the importance of environmental mutagens rather than replication errors as the major source of somatic mutations in long-lived trees. In the second project, we have identified de novo mutations in C57BL6/J inbred mouse strains. We have sequenced 6 mice samples to study divergence among mouse lineages, sharing a recent common ancestry. We have detected de novo mutations in each sibling and further estimated the per-generation-per-nucleotide mutation rate in C57BL6/J inbred mouse strains. Our estimated mutation rate in C57BL/6J mice is quite comparable with the mutation rate estimated by Uchimura et al. in his recent study. This work provides novel insights on genetic variation over relatively short periods.
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Les mutations se produisent au hasard et elles sont responsables de la variation génétique. Une connaissance approfondie des taux et des modèles de mutations et de leurs effets au niveau moléculaire et phénotypique est importante pour mieux comprendre la variation génétique. Dans mon travail de thèse, j'ai étudié le taux de mutation dans un grand arbre à longue vie vivant depuis plus de 200 ans et l'autre consistait en l'analyse d'un pedigree de souris de souches C57BL6 / J. Dans le premier projet, nous avons estimé le taux de mutation chez le chêne (Quercus robur). Nous avons séquencé de novo le génome de deux branches lointaines d'un chêne emblématique de 238 ans. Les plantes n'ont pas de ligne germinale appropriée, et les mutations peuvent donc être transmises de cellules somatiques aux gamètes. Par conséquent, le taux mutationnel générationnel dépend des erreurs de réplication faites lors du développement des cellules germinales et de l'accumulation de mutations somatiques. On a généralement supposé que le grand nombre de divisions de cellules somatiques séparant le zygote de la formation de gamètes dans les plantes à longue vie devrait conduire à de nombreuses mutations. Nous avons trouvé peu de variants somatiques fixes (SNVs). Nos données donnent une vue sans précédent sur l'étendue des mutations somatiques dans un vieil organisme vivant et soutiennent l'idée que les cellules souches dans les arbres, bien que vulnérables aux mutations induites par l'environnement, sont probablement assez bien protégées contre eux, permettant de passer de façon stable un génome à la prochaine génération, même après des centaines d'années de croissance continue. Le travail de ma thèse donne un aperçu significatif sur l'importance des mutagènes environnementaux plutôt que des erreurs de réplication comme principale source de mutations somatiques dans les arbres à longue durée de vie. Dans le deuxième projet, nous avons identifié des mutations de novo dans des souris consanguines de souches C57BL6 / J. Nous avons séquencé 6 échantillons de souris pour étudier la divergence entre les lignées de souris, partageant une ascendance commune récente. Nous avons détecté des mutations de novo chez chaque frère et nous avons estimé le taux de mutation par génération par nucléotide chez les souris C57BL6 / J. Notre taux de mutation estimé chez ces souris C57BL / 6J est assez comparable au taux de mutation estimé par Uchimura et al. dans sa récente étude. Ce travail fournit de nouvelles connaissances sur la variation génétique lors de périodes relativement courtes.
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Différence between any two individual is caused by variation. Genetic variation occurs due to random change in the genetic component of an organism. These permanent random substitutions in the genome are called mutations. These mutations bring diversity among individuals and between populations. Mutations that are inherited from parents are germline mutations. Some mutations are not inherited but they are acquired (somatic mutations) in the lifetime of an organism due to environmental influences, UV radiation, chemicals etc. Some of the mutations cause diseases such as cystic fïbrosis, Huntington's disease etc. Currently not much is known about de novo (new) mutations and rate at which various mutations appear over time. Therefore, an in-depth knowledge on rate and patterns of mutations and their effects at the molecular and phenotypic level are important for better understanding genetic variation and diseases.
Recent technological advances in genome sequencing has made it possible today to determine the mutation rates in various organisms and perform analyses on genome-wide mutation rates. In my thesis, I have studied mutation rate in a large long-lived tree living for more than 200 years and the otherwas a pedigree of C57BL6/Jinbredmouse strains. In the first project, we have estimated the mutation rate in Oak tree {Quercus robur). We have assembled and analyzed the genome of Quercus robur and discover very small number of fixed SNVs. From our study we concluded that the reason for very few mutations are the stem cells of the meristem, which are protected from accumulation of mutation. The work of my thesis gives significant insight about the importance of environmental mutagens rather than replication errors as the major source of somatic mutations in long-lived trees. In the second project, we have identified de novo mutations and estimated the mutation rate in C57BL6/J inbred mouse strains. Our estimated mutation rate in C57BL/6J mice is quite comparable with the mutation rate estimated by Uchimura et al. in his recent study. This thesis work significantly contributes to the advancement in understanding genetic variation over relatively short periods.
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La différence entre deux individus est causée par une variation. La variation génétique est due à un changement aléatoire de la composante génétique d'un organisme. Ces substitutions aléatoires permanentes dans le génome sont appelées mutations. Ces mutations apportent la diversité entre les individus et entre les populations. Les mutations héritées des parents sont des mutations germinales. Certaines mutations ne sont pas héréditaires, mais elles sont acquises (mutations somatiques) pendant la vie d'un organisme en raison d'influences environnementales, de rayons UV, de produits chimiques, etc. Certaines des mutations causent des maladies telles que la fibrose kystique, la maladie de Huntington etc. Est connue au sujet des mutations de novo (nouvelles) et le taux auquel diverses mutations apparaissent avec le temps. Par conséquent, une connaissance approfondie sur le taux et . les modèles de mutations et leurs effets au niveau moléculaire et phénotypique sont importants pour mieux comprendre la variation génétique et les maladies.
Les progrès technologiques récents dans le séquençage du génome ont permis aujourd'hui de déterminer les taux de mutation dans divers organismes et d'effectuer des analyses sur les taux de mutation à l'échelle du génome. Dans ma thèse, j'ai étudié le taux de mutation dans un grand arbre à longue vie vivant depuis plus de 200 ans et l'autre consistait en l'analyse d'un pedigree de souris de souches C57BL6 / J. Dans le premier projet, nous avons estimé le taux de mutation chez le chêne (Quercus robur). Nous avons rassemblé et analysé le génome de Quercus robur et découvert un très petit nombre de SNV fixes. De notre étude, nous avons conclu que la raison pour très peu de mutations sont les cellules souches du méristème, qui sont protégés de l'accumulation de mutation. Le travail de ma thèse donne un aperçu significatif sur l'importance des mutagènes environnementaux plutôt que des erreurs de réplication comme principale source de mutations somatiques dans les arbres à longue durée de vie. Dans le deuxième projet, nous avons identifié des mutations de novo et estimé le taux de mutation dans des souris consanguines de souches C57BL6 / J. Notre taux de mutation estimé chez les souris C57BL / 6J est assez comparable au taux de mutation estimé par Uchimura et al. dans sa récente étude. Ce travail de thèse contribue de façon significative à l'avancement dans la compréhension de la variation génétique sur des périodes relativement courtes.