Thèse Génomique Éco-Évolutive de la Faune Australe Antarctique Française Taaf en Réponse au Virus Influenza H5n1 - Vers une Approche Intégrée des Suivis Démo-Génétiques des Populations. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau Laboratoire de recherche : MIVEGEC - Maladies Infectieuses et Vecteurs : Ecologie, Génétique, Evolution et Contrôle Direction de la thèse : Michael FONTAINE ORCID 0000000311564154 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 L'épizootie à l'influenza H5N1 provoque depuis 2024 une mortalité massive chez les oiseaux et mammifères marins des TAAF. Le projet ambitionne d'évaluer, à l'aide de la génomique des populations, l'évolution et les conséquences génétiques du virus sur l'éléphant de mer (Mirounga leonina), le manchot royal (Aptenodytes patagonicus), et le grand albatros (Diomedea exulans). Par l'analyses des génomes entiers de cohorte historiques et contemporaines, nous caractérisons les forces évolutives en jeux et les déterminants moléculaires associés à la vulnérabilité / résistance au virus H5N1. Nous intégrerons le polymophisme génomique, les données des traits d'histoire de vie, de démographie, d'écologie et d'épidémiologie des espèces pour modéliser les tendances évolutives et la viabilité des populations faces à l'épizootie à l'influenza H5N1 et aux autres pressions de sélection. Nous analyserons l'évolution moléculaire des gènes candidats associées à la susceptibilité ou résistance au virus par des approches phylogénomiques. Les gènes candidats les plus prometteurs seront soumis à une étude fonctionnelle de virologie moléculaire approfondie. La thèse se focalisera sur une des trois espèces en priorité et contribuera aux analyses génomiques des autres espèces. Depuis fin 2022, des virus influenza aviaires hautement pathogènes H5N1 (sous-clade 2.3.4.4b) ont provoqué des mortalités catastrophiques chez les oiseaux et mammifères marins en Amérique du Sud (650 000 oiseaux côtiers, 50 000 mammifères marins) (1,2). L'épizootie a atteint en octobre 2024 les Terres Australes Antarctiques Françaises (TAAF), causant des mortalités exceptionnelles chez les éléphants de mer (Mirounga leonina), manchots royaux (Aptenodytes patagonicus) et grands albatros (Diomedea exulans) de Crozet et Kerguelen (3). Ces espèces sont suivies depuis des décennies par des équipes du CEBC de Chizé (C Barbraud, C Guinet) et du CEFE à Montpellier (C Le Bohec, T Boulinier), qui collectent des échantillons et des données démographiques, écologiques et épidémiologiques en coopération avec l'Institut polaire français Paul-Émile Victor (IPEV). Cependant elles ont été peu (manchot royal, ref. 4) ou jamais été étudiées sur le plan génétique et moléculaire. L'irruption du virus H5N1 dans les TAAF a été étroitement documentée par les campagnes IPEV/CNRS. Elle soulève des questions majeures quant à l'impact de l'épizootie sur les populations d'oiseaux et de mammifères, les déterminants génétiques de la résilience au virus, notamment au niveau des gènes impliqués dans les réponses immunitaires, et le risque que certaines espèces mammifères puissent favoriser une pré-adaptation du virus à l'homme.

Cette proposition de thèse a pour objectif d'exploiter la complémentarité entre la génomique des populations, la phylogénomique, l'évolution moléculaire et fonctionnelle pour (i) caractériser l'impact de l'épizootie à virus H5N1 sur les populations de mammifères et d'oiseaux marins des TAAF, et (ii) en s'appuyant sur une approche évolutive comparative intégrant ces espèces, identifier des déterminants génétiques de différences inter-espèces dans la vulnérabilité/résistance au virus influenza H5N1, et en tirer des informations quant aux espèces les plus susceptibles de favoriser une pré-adaptation du virus à l'homme. Les travaux envisagés permettront d'établir un état de référence historique et actuel de la diversité génétique de ces espèces, leurs trajectoires évolutives face aux changements globaux et à l'arrivée du virus, mais aussi d'identifier les gènes présentant des variations génétiques soumises à de nouvelles pressions de sélection depuis l'arrivée du virus dans les TAAF. L'évolution moléculaire et fonctionnelle de ces gènes candidats, ainsi que de gènes identifiés d'après la littérature (e.g. MxA, ZAP) (5-7), sera ensuite étudiée à une plus large échelle taxonomique chez les oiseaux et les mammifères par des approches phylogénétiques. Une attention particulière sera portée aux gènes impliqués dans la réponse antivirale innée, en particulier la voie de l'interféron (IFN) qui joue un rôle central dans la défense contre l'influenza chez l'Humain et constitue un déterminant majeur de la sévérité des infections. Pour les gènes les plus pertinents, des approches d'ingénierie cellulaire et de virologie moléculaire seront éventuellement mises en oeuvre, en collaboration avec l'UMR RBIV de l'Institut Pasteur à Paris, pour comparer, entre orthologues mammifères et humain, les niveaux d'activité antivirale, ainsi que les trajectoires évolutives pouvant permettre au virus d'échapper à cette activité antivirale.
1) Caractériser la diversité génétique, l'histoire évolutive, démo-génétique et les traces de processus historiques de sélection chez des espèces touchées par l'épizootie de virus H5N1 dans les TAAF (éléphant de mer, grand albatros, et manchot royal) sur plus de 3 générations précédant l'épizootie, pour comprendre les forces évolutives qui ont façonné leurs génomes dans le passé et qui pourraient conditionner leur capacité à répondre à l'épizootie en cours.2) Mesurer, par comparaison avec les données obtenues en (1), l'impact des mortalités dû au virus influenza H5N1 sur la diversité génétique de populations, les changements de pressions de sélection observés au niveau de leurs génomes, et modéliser la résilience des populations face à l'épizootie.

3) Sur base des analyses génomiques de sélection intra-espèce (2) et de l'analyse de la littérature, identifier les gènes pouvant contribuer à des variations inter-espèces de vulnérabilité/résistance au virus influenza H5N1 et, pour une sélection de gènes impliqués dans la réponse interféron, préciser les déterminants moléculaires qui pourraient sous-tendre ces différences par des approches phylogénomiques et d'évolution moléculaire à plus large échelle taxonomique.

4) En collaboration avec l'équipe RBIV (UMR3569 - Virologie de l'Institut Pasteur Paris, IPP), pour 5-10 gènes candidats jugés les plus pertinents, évaluer et comparer entre orthologues mammifères et humain les niveaux d'activité antivirale, valider les déterminants moléculaires de spécificité d'espèce identifiés en (3), et tester ex vivo dans des conditions de biosécurité optimisées (virus défectifs-cellules transcomplémentantes) le potentiel de pré-adaptation du virus à l'homme chez des espèces mammifères par le biais de l'acquisition de mutations d'échappement à la réponse antivirale.
La thèse se focalisera en priorité sur l'une des trois espèces du projet, et s'organisera en 4 volets :

(1) État de la diversité génétique pré-épizootie. Nous établirons une référence historique de la diversité génétique ( 3 générations avant l'épizootie) par l'analyse de génomes entiers de 20 individus par espèce (M. leonina en priorité, D. exulans et A. patagonicus, en complément aux travaux des partenaires du CEBC et du CEFE). Les données de séquençage sont déjà disponibles et seront complétées par des données de la littérature (4,8). Les analyses génétiques des populations (diversité, consanguinité, structure et connectivité entre populations), notamment le fardeau génétique (mutations délétères) et les traces de sélection dans les génomes pré-datant l'épizootie H5N1 dans les TAAF, viseront à comprendre les forces évolutives qui ont façonné leurs génomes ainsi que la connectivité et l'histoire démographique des populations. Ces facteurs peuvent conditionner la réponse des hôtes à l'épizootie.

(2) Impact de l'épizootie sur la « santé » génétique des populations. En comparant les paramètres génétiques avant (volet 1) et pendant/après l'épizootie, par l'analyse de 30 nouveaux génomes d'individus issus des campagnes 2024/25 et 25/26, dont 15 morts des suites du H5N1 et 15 exposés d'après la sérologie mais jugés « sains », nous pourrons mesurer l'évolution de la diversité et du fardeau génétique, et identifier les nouvelles signatures génétiques de sélection apparue depuis le début de l'épizootie. Nous faisons l'hypothèse raisonnable que les pressions de sélection exercées par le virus H5N1 sont suffisamment fortes pour être détectables avec les approches modernes de génomique des populations (notamment par l'analyses des runs d'homozygoties et des graphes ancestraux de recombinaison) (9). L'intégration des données génétiques, écologiques, démographiques, et épidémiologiques permettra de modéliser les trajectoires évolutives et la résilience des populations (10-13) face au virus H5N1 et aux changements globaux, un apport méthodologique face aux enjeux de la conservation des espèces et des campagnes de vaccination envisagées sur le terrain (3). Grâce à la coopération entre l'équipe d'accueil à MIVEGEC, du CEBC, du CEFE, et RBIV de l'IPP, les analyses et modèles évolutifs issus des volets 1 et 2 pourront faire l'objet d'une validation fonctionnelle (volets 3 et 4).

(3) Différences inter-espèces de la vulnérabilité au virus H5N1 : Évolution moléculaire de gènes candidats. L'évolution moléculaire de gènes candidats, susceptibles de contribuer à des variations inter-espèces de vulnérabilité/résistance au virus influenza H5N1, sera analysée à une plus large échelle taxonomique chez les oiseaux et les mammifères. Une attention particulière sera portée aux gènes impliqués dans la réponse interféron et ayant un orthologue humain. Ces analyses débuteront dès le début du projet dans l'équipe RBIV à l'institut Pasteur Paris (coll. avec Dr. N NAFFAKH), sur des gènes candidats identifiés d'après la littérature (par ex MxA, ZAP, TRIM25), et à l'articulation avec le projet WILD-FLU financé par l'ANR (T. Boulinier, N. Naffakh, B. Grasland, 2025-2029). A l'issue des volets 1 et 2, sur la base des scannes génomiques de sélection, d'autres gènes candidats seront sélectionnés et analysés par le bénéficiaire du contrat doctoral de l'ED GAIA, selon les mêmes modalités et toujours dans le cadre d'une étroite coopération entre les deux équipes. L'objectif sera d'identifier des acides aminés soumis à des régimes de sélection particuliers, susceptibles d'être associés à des différences de vulnérabilité au virus.

(4) Différences inter-espèces de la vulnérabilité au virus H5N1 (collaboration avec l'équipe RBIV de N. Naffakh de UMR3569 - Virologie à l'Institut Pasteur Paris): Validation fonctionnelle sur des orthologues mammifères et humains. Entre 3 et 5 gènes candidats identifiés dans l'axe 3 seront sélectionnés pour validation fonctionnelle au sein de l'équipe RBIV de l'IPP qui est partenaire du projet. L'activité antivirale d'orthologues mammifères et humains vis-à-vis du virus H5N1 sera comparée par des approches d'ingénierie cellulaire et de virologie moléculaire. Des cellules pulmonaires humaines (lignée A549) seront génétiquement modifiées afin d'invalider l'expression des gènes d'intérêt endogènes (CRISPR), et de ré-exprimer les protéines mammifères ou humaine correspondantes dans des versions sauvages, chimériques ou mutées, sur la base des données du volet 3. L'efficacité d'inhibition de la réplication des virus H5N1 de génotype B3.2 (prévalent dans les TAAF) ou DI.2.1 (prévalent en Europe) sera comparée sur les différentes lignées obtenues. Un système de virus défectifs-cellules transcomplémentantes sera utilisé pour effectuer dans des conditions de biosécurité optimales (après approbation par le comité dual use de l'IPP) des passages en série afin de déterminer quelles espèces mammifères sont les plus susceptibles de favoriser une pré-adaptation du virus à l'homme par le biais de l'acquisition de mutations d'échappement à ces effecteurs de la réponse antivirale.

Nous recherchons un.e étudiant.e avec une solide formation et passioné.e par la biologie évolutive, et la génétique/génomique des populations et de la conservation, avec un goût prononcé pour la bioinformatique, et l'envie de se former aux approches modernes d'analyses de gros jeux de données OMICs. Une expérience préalable dans ces domaines lors du master serait un plus. Le/la candidat.e serait une personne consciencieuse, organisée, rigoureuse, enthousiaste, dynamique, à la fois autonome mais qui aime aussi travailler en équipe et partager ses connaissances avec les membres du groupe et avec les partenaires du projet. Une expérience en biologique moléculaire et au travail en laboratoire (extraction d'ADN, construction de librairies de fragments de génomes) peux aussi être utile, même si ce n'est pas indispensable. Le projet est avant tout computationnel, et n'inclut donc pas nécessairement de travail sur le terrain (même si cela peut être éventuellement envisagé). Même si la thèse se déroulera dans un environnement francophone, un niveau d'anglais minimum B1 ou B2 est recommandé. Disposer du permis de conduire peux aussi être utile, même si ce n'est pas indispensable.

• Extraction d'ADN