Doctorant-e en analyses multi-omiques de la méthylation de l’ADN et de l’expression génique pour élucider les mécanismes de résistance au stress thermique chez les poules pondeuses

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Résumé du projet de thèse

Le changement climatique constitue l’un des principaux défis auxquels est confrontée la production animale à l’échelle mondiale. Les épisodes de chaleur extrême augmentent non seulement dans les régions tropicales, mais également dans les zones tempérées. Les poules sont particulièrement vulnérables au stress thermique en raison de leur faible capacité de thermorégulation, liée à l’isolation des plumes et à l’absence de glandes sudoripares (Zerjal et al., 2013).

Le stress thermique agit via des modifications physiologiques complexes (Brugaletta et al., 2022), et des mécanismes épigénétiques tels que la méthylation de l’ADN, semblent jouer un rôle dans la médiation des réponses physiologiques et de l’adaptation (Pitel et al., 2022 ; Karami et al., 2025).

Les technologies à haut débit permettent désormais d’analyser de manière globale plusieurs niveaux d’information moléculaire. Cette thèse exploitera un jeu de données unique combinant des données transcriptomiques et de méthylation de l’ADN, obtenues à partir de cinq génotypes de poulets présentant des niveaux contrastés de résistance à la chaleur et d’efficacité alimentaire, exposés ou non au stress thermique.

L’objectif est d’appliquer et d’évaluer des méthodes statistiques pour l’analyse intégrative de données multi-omiques de grande dimension, afin de mieux comprendre les bases moléculaires de la résistance à la chaleur. Cela inclut l’utilisation d’approches statistiques intégratives existantes (par exemple MOFA, DIABLO, modèles bayésiens, méthodes basées sur les réseaux), l’évaluation de leur pertinence et de leurs limites dans ce contexte, ainsi que le test de nouvelles méthodologies développées au sein du groupe de recherche (Majumdar et al., 2024 ; Tomilina et al., 2024).

Les résultats constitueront une base pour l’identification de signatures moléculaires associées au stress, communes à plusieurs génotypes ou spécifiques à certains d’entre eux, et pour relier ces marqueurs à l’ensemble étendu de phénotypes disponibles (production, efficacité alimentaire, qualité, physiologie). L’objectif final est d’identifier des biomarqueurs prédictifs de la thermotolérance et d’améliorer notre compréhension des mécanismes biologiques sous-jacents à la résistance ou à la sensibilité au stress thermique chez les poules pondeuses.

Objectif et contexte

L’hypothèse centrale de ce projet est que les différences de tolérance à la chaleur entre génotypes de poulets sont médiées par des modifications épigénétiques et transcriptomiques induites par la chaleur, lesquelles affectent des voies moléculaires clés liées à la résilience. L’intégration multi-omique permettra de révéler ces mécanismes moléculaires et d’identifier des marqueurs prédictifs de la thermotolérance.

Sur la base de cette hypothèse, la thèse poursuivra plusieurs objectifs majeurs. Tout d’abord, le projet visera à appliquer et à évaluer des méthodes statistiques pour l’analyse intégrative de données multi-omiques de grande dimension, incluant à la fois des approches existantes et de nouvelles méthodologies développées au sein du groupe de recherche. Une attention particulière sera portée à l’évaluation de leur pertinence, de leurs limites et des améliorations possibles dans le contexte de données biologiques complexes.

Ensuite, la thèse aura pour objectif de caractériser les modifications de méthylation de l’ADN induites par le stress thermique dans le foie et le sang, d’étudier leur relation avec l’expression génique, et d’identifier les marques de méthylation et les gènes présentant des interactions génotype × environnement (G×E) chez des génotypes de poulets présentant des niveaux contrastés de résistance à la chaleur et d’efficacité alimentaire.

Les questions auxquelles ce projet cherchera à répondre sont les suivantes :

•             Quel est le rôle de la méthylation dans le foie et le sang en réponse au stress thermique ? 

•             Les modifications de méthylation sont-elles comparables entre tissus ? 

•             Les facteurs environnementaux induisent-ils des modifications de méthylation corrélées aux différences d’expression génique ? 

•             Existe-t-il des profils de méthylation spécifiques à certains génotypes, médiant les réponses d’expression (G×E au niveau épigénétique) ? 

•             Dans quelle mesure la méthylation et le transcriptome contribuent-ils à la variabilité des traits phénotypiques ? 

Méthode

Ce projet dispose de plusieurs jeux de données omiques produits sur les mêmes échantillons issus de 5 races et lignées de poulets présentant des niveaux contrastés de résistance à la chaleur et d’efficacité alimentaire.

Les méthodes d’analyse statistique incluront :

• l’analyse différentielle des données omiques afin d’identifier les gènes différentiellement exprimés (DEG) (par exemple avec les packages R DESeq2) et les cytosines et régions différentiellement méthylées (DMC et DMR) (par exemple avec DSS), dans le but d’établir une première liste de marqueurs candidats et de réaliser ensuite des analyses d’enrichissement de groupes de gènes ; 

• l’analyse différentielle de la méthylation au niveau des gènes (détection des changements dans la forme globale de leur profil de méthylation) ainsi qu’au niveau des régions (promoteur, corps du gène, etc.), sera également explorée afin de mieux comprendre le lien entre la méthylation et l’expression génique ; 

• des analyses intégratives multi-omiques pour comprendre les relations entre les différentes couches omiques, en utilisant des approches non supervisées (par exemple l’analyse factorielle multiple telle que MOFA) et des approches supervisées (par exemple les méthodes multiblocs sPLS-DA comme DIABLO), puis en reliant ces profils aux traits phénotypiques disponibles ; • des analyses de clustering, d’enrichissement fonctionnel et d’enrichissement de groupes de gènes (WGCNA et GSEA, par exemple avec clusterProfiler) afin d’identifier les voies biologiques impliquées dans la résistance (ou la sensibilité) au stress thermique ; 

• l’identification de marqueurs de (sensibilité au) stress thermique à l’aide de méthodes d’apprentissage automatique telles que la régression (logistique) pénalisée ou les forêts aléatoires, après une première étape de présélection des marqueurs potentiels ;

• l’utilisation de méthodes récemment développées au sein de l’équipe GiBBS (GABI, INRAE) pour l’analyse multi-omique, telles que : 

• BayesOmics¹ (prenant en compte les corrélations au sein des données omiques), 
• Idiffomix² (intégrant simultanément méthylation et expression génique à partir d’échantillons appariés), 
• Heterocop³, pour inférer des réseaux de corrélation multi-omiques (après une première présélection des sites de méthylation et des gènes candidats).

¹https://github.com/terenceviellard/BayesOmics

²https://cran.r-project.org/web/packages/idiffomix/vignettes/vignettes.html

³heterocop: an R package for Gaussian copula semi-parametric inference for heterogeneous data

Résultats attendus

Cette thèse permettra d’améliorer les connaissances sur les modifications de méthylation induites par le stress thermique dans le foie et le sang, ainsi que sur leur relation avec les changements transcriptomiques, et d’identifier des marques de méthylation et des gènes présentant des interactions G×E chez cinq génotypes de poulets.

Par ailleurs, différentes approches d’intégration de données seront mises en œuvre à l’aide d’un ensemble varié de méthodes. L’objectif final est de proposer une vision plus globale et plus complexe des mécanismes impliqués dans la résistance ou la sensibilité au stress thermique, en identifiant des signatures moléculaires corrélées entre les différentes couches omiques, et en reliant les traits phénotypiques à des phénotypes intermédiaires pouvant servir de proxys moléculaires.

Encadrement

Le doctorant ou la doctorante sera intégré(e) à l’équipe GiBBS et encadré(e) par Tatiana Zerjal, Marie Courbariaux et Andrea Rau. Il/elle sera accompagné(e) à chaque étape des analyses statistiques ainsi que pour l’interprétation biologique des résultats. Des réunions hebdomadaires seront organisées pour discuter de l’avancement, ainsi que des réunions supplémentaires si nécessaire. Un soutien méthodologique sera assuré, ainsi qu’un accès aux ressources informatiques.

Conditions matérielles et financières

La thèse se déroulera au sein de l’unité de recherche Génétique Animale et Biologie Intégrative (GABI) du centre INRAE de Jouy-en-Josas, dans l’équipe « Genomics, Biodiversity, Bioinformatics, Statistics » (GiBBS). Le doctorant ou la doctorante aura accès à l’ensemble des ressources informatiques nécessaires et bénéficiera de l’environnement scientifique de l’unité.

Le projet repose exclusivement sur des données multi-omiques déjà produites ; les besoins financiers, en dehors du salaire, sont donc très limités. Les frais liés aux déplacements, à la participation à des conférences et aux publications scientifiques seront pris en charge par le budget de fonctionnement de l’équipe d’accueil. La moitié du financement du salaire est déjà assurée. L'autre moitié pourra être allouée par l'école doctorale ABIES si le candidat réussit le concours de l'école (les 3, 4 ou 5 juin 2026, à AgroParisTech, Palaiseau).

Valorisation des travaux

Au cours de la thèse, trois articles seront soumis à des revues internationales en accès libre. Le/la doctorant(e) participera à au moins une conférence scientifique internationale et prendra part à des réunions dans le cadre de collaborations nationales et internationales.

Collaborations

Cette thèse bénéficiera de collaborations avec Gabriel Costa Monteiro Moreira (INRAE, BREED, Jouy-en-Josas), expert en épigénétique de l’adaptation chez les ruminants, Frédérique Pitel (INRAE, GENPHYSE, Toulouse), spécialiste de l’épigénétique aviaire, et Sandrine Lagarrigue, professeure en génétique et génomique à l’Institut Agro (Rennes), experte en transcriptomique chez les poulets. Elle bénéficiera également de l’expertise de Florence Jaffrezic en méthodes statistiques d’intégration de données.

Ouverture internationale

Le projet s’inscrit dans un consortium de recherche international développé dans le cadre des projets « GEroNIMO » et « Integrate Ulysses », avec des collaborations établies avec l’Université de Wageningen, l’Université d’Uppsala, University College Dublin et Maynooth University.

Le/la doctorant(e) aura l’opportunité d’interagir avec ces partenaires et pourra éventuellement effectuer un séjour de quelques mois dans un laboratoire partenaire.

Références bibliographiques 

Brugaletta G. et al., (2022) A review of heat stress in chickens. Part I: Insights into physiology and gut health. Front. Physiol. 13:934381. doi: 10.3389/fphys.2022.934381

Karami K. et al., (2025) Molecular responses of chicken embryos to maternal heat stress through DNA methylation and gene expression: a pilot study, Environmental Epigenetics, Volume 11, Issue 1, dvaf009. 

Pitel F., et al., (2022) Epigenetics as a mediator of genome x environment interactions. 26. World’s Poultry Congress (WPC), Aug 2022, Paris, France. pp.199-212. 

Majumdar, K., et al., (2024) Integrated differential analysis of multi‑omics data using a joint mixture model: idiffomix. BMC Bioinformatics Submitted. https://arxiv. org/abs/2412.17511

Tomilina, E., et al., (2025). Gaussian copula correlation network analysis with application to multi-omics data. https://arxiv. org/abs/2506.08586.

Zerjal, T., et al., (2013). Performance comparison of laying hens segregating for the frizzle gene under thermoneutral and high ambient temperatures. Poultry science, 92(6), 1474-1485.

Aucune condition particulière

Formations et compétences recherchées

Profil et compétences recherchées

Nous recherchons un(e) candidat(e) très motivé(e), disposant de solides bases en (bio)statistiques. Le/la candidat(e) devra également posséder une bonne compréhension des mécanismes biologiques impliqués dans l’adaptation aux stress environnementaux. De bonnes compétences en programmation en R ainsi qu’une expérience en analyse de données sont requises. Une formation en bioinformatique constituerait un atout.

Le/la candidat(e) devra faire preuve de capacités d’analyse et d’esprit critique, être capable de travailler à la fois de manière autonome et en équipe, et posséder de bonnes compétences en communication, en français comme en anglais. Un intérêt marqué pour la recherche interdisciplinaire à l’interface entre biologie et science des données est indispensable.

 

Modalités pour postuler

Les candidats doivent envoyer leur dossier par email (tatiana.zerjal@inrae.fr ou marie.courbariaux@inrae.fr) comprenant :

• un CV

• une lettre de motivation

• les relevés de notes (Master 1 et Master 2, ainsi que le classement actuel)

Un seul candidat sera présenté au concours de l’École Doctorale.

Date limite de réception des candidatures : 4 mai 2026

Dates du concours de l’École Doctorale : 3, 4 ou 5 juin 2026, à AgroParisTech, Palaiseau

Modalités du concours : présentation orale de 10 minutes, suivie de 15 minutes de questions avec le jury (composé de 10 à 14 membres)

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation