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PPD2014 – lundi 25/08/14 - Adaptation, génomique et transcriptomique (1)
Robust estimation of the distribution of fitness effects (DFE) of new
mutation from genome-wide patterns of polymorphism and divergence
Thomas Bataillon1
Nicolas Galtier2 and Sylvain Glemin2
1. Bioinformatics Research Center (BiRC), Aarhus University, C.F. Møllers Allé 8, Building 1110, 8000
Aarhus C, Denmark.
2. Université Montpellier 2, CNRS UMR 5554, Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier,
Montpellier, France.
Résumé
The inference of evolutionary parameters such as the DFE of new mutation from patterns of polymorphism and
divergence remains challenging. Numerous datasets are currently assembled, so we can potentially learn about
the DFE in a much wider array of species. But the reliable inference of the DFE requires modeling the joint
effects of selection and demographics on the site frequency spectra (SFS) and divergence data. Here, we
develop a flexible hierarchical probabilistic framework to model jointly counts of polymorphism in the SFS
and divergence for a set of re-sequenced genome fragments. Our approach extends significantly methods
available to date that either rely on hierarchical models for counts of total polymorphism and divergence
(Poisson Random Fields approach) or model SFS data under explicit demographic models. Our primary goal is
to estimate the DFE jointly with parameters describing the variation in mutation rates and possibly
heterogeneous effective size throughout the genome. We account for the effects of an unknown demographic
history through nuisance parameters that “distort” the site frequency spectrum. Our method also relaxes the
strong assumption often made in these methods: all non-synonymous mutations segregating in a sample are
either neutral or deleterious. We compare the performance of our methods relative to existing methods. We
analyze patterns of polymorphism and divergence in a set of exome re-sequencing in three sub species of
chimpanzees and a set of recently acquired population genomics datasets spanning multiple non-model animal
species using a RNA-seq. We discuss what biological factors may account for the differences in DFE we infer
across species. We present evidence for the fact that of both slightly deleterious and beneficial mutations are
likely shaping patterns of polymorphism and divergence in genomes and discuss how these findings are
consistent with recent models relying on phenotypic fitness landscapes for predicting and DFE and dynamics
of adaptation over time.
Mots-clés
évolution moléculaire, mutations, polymorphisme, divergence
2
Etude du transcriptome chimiosensoriel de punaises hématophages,
vectrices de la maladie de Chagas
Axelle Marchant*1, 2 , F. Mougel1, 2, C. Almeida3, J. Costa4, E. Jacquin-Joly 5, M. Harry 1, 2
1. CNRS, IRD, Paris Sud France
2. Université Paris Sud - France
3. UNESP – Brazil
4. Instituto Oswaldo Cruz, Fiocruz - Brazil 5AgroParisTech, Université Pierre et Marie Curie, INRA
France
Résumé
En Amérique latine, des punaises hématophages sont des vectrices de Trypanosoma cruzi, parasite responsable
de la maladie de Chagas. Cette maladie est considérée comme un problème majeur de santé publique. Afin de
lutter contre cette maladie, des programmes de contrôle par éradication chimique des vecteurs ont été
développés. Cependant, on observe la colonisation de l’habitat domestique par de nouvelles espèces telles que
Triatoma brasiliensis. Ce processus de domiciliation est amplifié par la destruction des habitats naturels des
insectes. Il est donc nécessaire de comprendre le processus de domiciliation afin d’améliorer la lutte
antivectorielle. Les nouvelles technologies de séquençage à haut débit fournissent de grandes quantités
d’information permettant d’étudier les mécanismes génétiques de l’adaptation, même dans les organismes
non-modèles. Par conséquent les NGS (454 et Illumina) ont été utilisées sur différentes populations de T.
brasiliensis afin de déterminer les gènes potentiellement impliqués dans l’adaptation aux anthroposystèmes.
Un transcriptome de référence a été établi par assemblage de novo et une analyse comparative de l’expression
différentielle des gènes été réalisée entre les populations sylvatiques, peri-domiciliées, et domicilées. Les gènes
appartenant au système chimiosensoriel permettent aux insectes d’interagir avec leur environnement et
influencent leur comportement. Ils sont donc de bons candidats pour l’adaptation à un nouvel environnement.
C’est pourquoi nous avons ciblé plus particulièrement ces familles multigéniques.
Mots-clés
adaptation, maladie de Chagas, chimiosensoriel, expression différentielle, RNAseq, NGS
3
Gene duplication and allelic diversity within the multigenic family encoding
Alvinellacin in the hydrothermal vent worm, Alvinella pompejana
Claire Papot1 , Didier Jollivet2, Virginie Cuvillier-Hot1, Céline Boidin-Wichlacz1, Xavier Vekemans1 and
Aurélie Tasiemski1
1. Université de Lille1, CNRS UMR8198, Laboratoire Génétique et Evolution des Populations
Végétales, Villeneuve d’Ascq, France.
2. UPMC, CNRS UMR7144, Laboratoire AD2M, Equipe Adaptation et Biologie des Invertébrés en
Conditions Extrêmes (ABICE), Station Biologique, Roscoff, France.
Résumé
Alvinella pompejana is a thermophilic metazoan that inhabits active deep-sea hydrothermal vents from the East
Pacific Rise. This emblematic annelid relies on an epidermal association with a unique symbiotic community
that provides a stable source of nutrients to the worm and detoxifies its habitat from heavy metals and sulfides.
Recently, our group evidenced that an antimicrobial peptide (AMP), Alvinellacin, controls the epibiotic
microflora, and participates in the antimicrobial response of the Pompeii worm. Alvinellacin is matured from a
larger precursor (preproAlvinellacin) containing: a signal peptide, an anionic proregion with a BRICHOS
domain and the AMP. Sequence analyses performed at the intraspecific level showed that i) the signal peptide
and the propiece both contain ‘hot spots’ of mutations while the AMP remains highly conserved ii) the
preproAlvinellacin is encoded by at least four recently duplicated genes. From these statements, we will
attempt to i) quantify the global allelic diversity and the allelic distribution pattern of the Alvinellacin encoding
gene across different populations of Alvinella that live along the volcanically active East Pacific Rise and ii)
test a duplication-neo-functionalization hypothesis by implementing an exhaustive sequencing of all the
transcripts detected in different organs of Alvinella. This work aims at getting insight into the molecular
diversity of an antibiotic in an extremophile metazoan that endorses a durable interaction with the original
microbial community of the hydrothermal vent.
Mots-clés
Alvinella, antimicrobial peptides, duplication, genetic diversity, neofunctionalization
4
Petits mais dominants : rôle des petits ARN dans le contrôle de la dominance
au locus d’auto-incompatibilité chez Arabidopsis
Eléonore Durand 1, Raphaël Méheust1, Marion Soucaze1, Pauline Goubet1, Sophie Gallina1, Céline
Poux1, Isabelle Fobis-Loisy4, Thierry Gaude4, Alexi Sarrazin2,3, Martin Figeac5, Elisa Prat6, William
Marande5, Hélène Bergès6, Xavier Vekemans1, Sylvain Billiard1, Vincent Castric1.
1. Laboratoire de Génétique et Evolution des Populations Végétales, UMR CNRS 8198, Université de
Lille-Lille1, F-59655 Villeneuve d’Ascq, France
2. IBENS, Ecole Normale Supérieure de Paris, rue d’Ulm, 75005 Paris
3. Swiss Federal Institute of Technology - Department of Biology
4. Reproduction et Développement des Plantes, Institut Fédératif de Recherche 128, Centre National
de la Recherche Scientifique, Institut National de la Recherche Agronomique, Université Claude
Bernard Lyon I, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Lyon, France
5. UDSL Université de lille2 and Plate-forme de génomique fonctionnelle et structurale IFR-114.
6. Centre National des Ressources Génomiques Végétales, INRA UPR 1258, Castanet-Tolosan, France
e-mail: [email protected], tel : 03 20 33 59 23
Résumé
La dominance est le phénomène génétique par lequel, pour un locus donné, un seul des deux allèles d’un
organisme hétérozygote s’exprime au niveau phénotypique. Bien qu’il s’agisse de l’une des premières
observations de la génétique classique, ses bases génétiques et son évolution restent généralement mal
comprises1. Une étude récente du locus d’auto-incompatibilité (ou locus S) a montré que les petits ARNs
non-codants contrôlent les relations de dominance/récessivité via la méthylation du promoteur de l’allèle
récessif2. Les espèces auto-incompatibles ont typiquement un très grand nombre d’allèles au locus S (>50),
entre lesquels peut exister un réseau de dominance complexe. Ce fort multiallélisme pose la question des
limites à la généralisation du modèle fonctionnel simple proposé par Tarutani et al. (2010), ainsi que des
processus évolutifs aboutissant à la topologie du réseau de régulation entre allèles. Dans ce contexte, nous
étudions les relations de dominance/récessivité et les mécanismes moléculaires sous-jacents entre 6 haplotypes
d’Arabidopsis halleri. Un dispositif de croisements a été réalisé afin d’établir les relations de
dominance/récessivité pour chaque combinaison hétérozygote des 6 allèles. Le réseau de dominance établi est
essentiellement linéaire avec un seul cas de codominance sur les 15 interactions testées. Le séquençage de
clones BAC contenant le locus S (Goubet et al. 2012) et des petits ARNs produits dans les boutons floraux a été
utilisé pour prédire in silico les locus producteurs de petits ARNs, ainsi que leurs cibles putatives aux alentours
des 6 allèles du gène contrôlant la spécificité pollen. Cette approche bioinformatique a permis de prédire un
réseau de régulation moléculaire allèle spécifique cohérent à 93% avec les données phénotypiques et
caractérisé par (i) des haplotypes dominants, producteurs de petits ARNs, capables de cibler plusieurs
haplotypes récessifs, (ii) des haplotypes intermédiaires à la fois ciblés par des haplotypes plus dominants, mais
aussi eux-même producteurs de petits ARNs capables de cibler des haplotypes plus récessifs et (iii) des
haplotypes récessifs ciblés par plusieurs haplotypes dominants. Nous avons ensuite testé fonctionnellement 6
interactions, choisies pour être représentatives de l’ensemble du réseau moléculaire prédit, en introduisant les
déterminants génétiques candidats par transgénèse chez Arabidopsis thaliana. Cette approche nous a permis de
valider fonctionnellement notre méthode de prédiction pour expliquer la structure du réseau de
dominance/récessivité au locus d’auto-incompatibilité dans un système multiallélique.
Références bibliographiques
1.
2.
Billiard S & Castric V. Evidence for Fisher’dominance theory: how many ‘special cases’? Trends in Genetics. 2011
27(11):441-445.Goubet P. et al. Contrasted patterns of molecular evolution in dominant and recessive
self-incompatibility haplotypes in Arabidopsis. PLoS Genetics. 2012 e1002495.
Tarutani Y, et al. Trans-acting small RNA determines dominance relationships in Brassica self-incompatibility.
Nature. 2010 466:983–986.
Mots-clés
dominance, Arabidopsis, auto-incompatibilité, petits ARNs
5
Génomique de l’adaptation chez les champignons du fromage
Ricardo C. Rodríguez de la Vega1, Jeanne Ropars1, Jerome Gouzy2, Antoine Branca1
, Tatiana Giraud1
1. Génétique et Ecologie Evolutives, Laboratoires ESE, Universite Paris-Sud, UMR8079 CNRS, Orsay,
France.
2. LIMP,UMR441 and UMR2594 CNRS / INRA, Castanet-Tolosan, France.
Résumé
La domestication est un processus évolutif étudié depuis Darwin comme un modèle de sélection rapide et de
diversification. Beaucoup de connaissance a été acquise grâce à l’étude des plantes et des animaux
domestiques, aussi bien sur le type de gènes sous sélection au cours de l’évolution moléculaire et
phénotypique, que sur l’architecture génomique de l’adaptation. Le processus de domestication a été beaucoup
moins étudié chez les micro-organismes eucaryotes que chez les plantes ou les animaux. Les champignons
domestiqués, comme ceux utilisés pour la production du fromage, représentent des modèles eucaryotes idéals
pour l’étude des processus évolutifs impliqués dans la domestication. Les bactéries et les champignons utilisés
pour la production du fromage sont parmi les premiers micro-organismes domestiqués par l’homme, leur
histoire évolutive a été façonnée par la forte sélection imposée durant la croissance dans un milieu riche en
éléments nutritifs. Cette sélection implique une certaine adaptation des champignons utilisés lors de la
fabrication du fromage à un nouvel environnement, d’origine humaine, avec de nombreux concurrents
potentiels, offrant ainsi un bon modèle pour étudier plusieurs aspects de l’évolution rapide des eucaryotes.
Dans cette étude, nous avons comparé les séquences génomiques complètes de deux espèces fongiques
largement utilisés pour la fabrication de fromages affinés par des moisissures (Penicillium roqueforti et P.
camemberti), avec ceux des trois autres espèces présentes dans les banques de données (P. chrysogenum, P.
rubens et P. digitatum) et cinq espèces nouvellement séquencées du même genre (P. nalgiovense, P. biforme,
P. fuscoglaucum, P. paneum et P. carneum). Sept de ces espèces sont connues pour se retrouver dans
l’environnement fromager, soit comme affineurs soit comme contaminants. Nous avons comparé les génomes
entiers des dix espèces afin d’élucider les processus génomiques impliqués dans la domestication des
Penicillium du fromage et dans l’adaptation au substrat fromager. Pour atteindre cet objectif, nous avons
étudié les gains et pertes de gènes, les expansions de famille de gènes et les gènes montrant des régimes de
sélection spécifique à l’adaptation au milieu fromager. Nous avons également étudié le contenu et les sites
d’insertion éléments transposables (TE). En fin de compte, nous montrons que des événements génomiques
potentiellement médiées par des TE ainsi que l’expansion de certaines familles de gènes ont été des processus
cruciaux pour l’adaptation, ces mécanismes permettant l’acquisition rapide de nouvelles fonctions. D’autre
part, le réglage fin des fonctions préexistantes a également eu lieu par l’intermédiaire de substitutions d’aides
aminés.
Cheeseman, K., Ropars, J., Renault, P., Dupont, J., Gouzy, J., Branca, A., ... & Brygoo, Y. (2014). Multiple recent
horizontal transfers of a large genomic region in cheese making fungi. Nature communications, 5.
Mots-clés
Fromage, Penicillium, Genomique, Adaptation, Transferts horizontaux de genes
6
Inferring genome-wide patterns of diversity in temperate maize with
Next-Generation Sequencing
Jean-Tristan Brandenburg1 , Johann Joets1, Alain Charcosset1, Stéphane Nicolas1, Maud Tenaillon2
1. INRA, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Végétale, Ferme du Moulon, F-91109 Gif-sur-Yvette, France
2. CNRS, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Végétale, Ferme du Moulon, F-91109 Gif-sur-Yvette,
France
Résumé
Maize was domesticated from teosintes around 9,000 years ago in Mexico. Its domestication was followed by a
rapid expansion on the American continent. Maize was subsequently introduced into Europe during the
fifteenth century following at least two distinct routes. Factors that have contributed to maize fast adaption to
such a broad climate range from tropical regions to Northern Europe have yet to be discovered. Among them,
its unique genome complexity and flexibility have likely supplied a rapid and successful response to selection.
To clarify the contributions of the American germplasm to the temperate European one and better understand
the genetic bases of maize evolutionary success, we sequenced 44 inbred lines from the two continents using
15x coverage. We developed a pipeline to detect variants and infer genotypes from the mapping of the 44 lines
against the reference genome. The pipeline was built to overcome the challenges raised by heterozygotes
calling in a highly duplicated genome. We will discuss technical issues of the pipeline and provide preliminary
results on genome-wide patterns of diversity.
Mots-clés
Evolution, Maize, genetic population, NGS, Adaptation
7
PPD2014 - lundi 25/08/14 – Coévolution et relations hôtes-parasites
Diversification dans le système Ficus-insectes des figues : histoires, patrons
et processus
Lucie Conchou1, Astrid Cruaud2, Martine Hossaert-McKey1, Finn Kjellberg1 , Rodrigo Pereira3, Magali
Proffit4, Jean-Yves Rasplus2, Lillian Rodriguez1,2
1. CEFE UMR 5175, CNRS - Université de Montpellier - Université Paul Valéry Montpellier – EPHE
2. INRA, UMR1062 CBGP
3. Department of Biology, FFCLRP, University of São Paulo, 14040-901 Ribeirão Preto, Sao Paulo, Brazil
4. IMBE-UMR CNRS 7263
Résumé
A chacune des environ 1000 espèces de Ficus est associée une communauté d’hyménoptères chalcidiens,
pollinisateurs et parasites du système (galligènes, kleptoparasites, parasitoïdes, séminivores), exclusivement
associés aux figues et généralement spécifiques. Cet ensemble d’environ 10000 espèces constitue un modèle
assez unique d’analyse comparée pour comprendre la mise en place et le fonctionnement de communautés de
micro-hyménoptères. Nous commençons à entrevoir quelques propriétés de la diversification du système
Ficus-insectes des figues, tant pour ce qui est de la diversité spécifique que de la diversité fonctionnelle. Nous
dresserons un panorama rapide de ce que nous croyons savoir.
Pour en savoir plus Acta Oecologica Volume 57, Pages 1-150 (Mai 2014) Numéro spécial : Plant-insect
mutualisms and their parasites: figs and fig wasps.
Mots-clés
Ficus, coévolution, interactions durables
8
Influence of Wolbachia infections on multi paternity in Armadillidium
vulgare
V. Valette , S. Durand, N. Bech, S. Beltran-Bech, F. Grandjean.
Laboratoire Ecologie et Biologie des interactions UMR CNRS 7267, Equipe Ecologie Evolution
Symbiose, Université de Poitiers, Bât. B8, 5 rue Albert Turpin, TSA 51106, 86073 Poitiers Cedex 9
France
Résumé
Wolbachia are endosymbiotic alpha-Proteobacteria, which infect a large range of arthropods. These bacteria are
transmitted vertically by the host female. In terrestrial isopod Armadillidium vulgare, three different strains of
Wolbachia were described. To favor their propagation, these strains convert the infected males into females able to
reproduce. This conversion skews the sex-ratio in favor of females and could decrease the genetic diversity and the
survival capacity of infected populations. However, Verne et al. (2012)1 showed that Wolbachia did not decrease
the nuclear DNA genetic diversity in A. vulgare. One way to preserve such genetic diversity could be particular
mating systems. Laboratory experimentations showed that multi paternity was possible in A. vulgare. However,
such a result has never been shown in natural populations. Moreover, Moreau et al. (2001)2 showed that presence
of Wolbachia in A. vulgare altered the reproduction behaviours: males preferred to reproduce with uninfected
females. In this study, we sampled and isolated gravid females from natural A. vulgare populations. After the birth
of pulli, we used microsatellite markers to genotype each offspring and their mother. Then, we inferred the number
of fathers involved in each brood. We showed for the first time multi paternity in natural populations. Results
showed that the mean number of male genitors involved in uninfected broods was higher than in infected broods.
The mean numbers of male genitors in infected broods were different depending on the strains of Wolbachia which
infect the broods. Coupled to mating choice, multi paternity could favor genetic diversity within populations.
1.
2.
Moreau J, Bertin A, Caubet Y, Rigaud T. (2001) Sexual selection in an isopod with Wolbachia‐induced sex reversal:
males prefer real females. Journal of evolutionary biology, 14(3), 388-394.
Verne S, Johnson M, Bouchon D, Grandjean F (2012) Effects of parasitic sex-ratio distorters on host genetic structure
in the Armadillidium vulgare–Wolbachia association. Journal of Evolutionary Biology. 25(2): 264-276.
Mots-clés
Multi paternity Wolbachia Armadillidium vulgare Microsatellites
9
Variabilité des traits impliqués dans le pouvoir pathogène et saprophytique
d’Armillaria ostoyae, agent pathogène des racines de pins maritimes
Frédéric Labbé , Brigitte Lung, Céline Laurent, Cécile Robin, Cyril Dutech
INRA, UMR 1202 BIOGECO, 69 Route d'Arcachon, 33610 Cestas, France. Université de Bordeaux ;
[email protected]
Résumé
Armillaria ostoyae est un agent pathogène s’attaquant aux racines de nombreux résineux de l’hémisphère nord, et
participe dans le même temps aux cycles naturels de ces forêts en dégradant la matière ligneuse. Au sein de la forêt
des Landes de Gascogne, il provoque d'importants dégâts sur pin maritime (Pinus pinaster), où depuis plusieurs
années, une recrudescence des signalements de dégâts est notée. Cette recrudescence pourrait être associée à
l’augmentation de l’agressivité des souches pour son hôte, et un déplacement du caractère saprophyte du
champignon vers sa composante parasitaire.
Pour tester cette hypothèse, nous avons comparé le niveau d'agressivité de plusieurs souches prélevées dans le
massif en les inoculant à la base de racines de jeunes pins maritimes. Une variabilité significative de la vitesse de
mortalité des plants entre les souches testées a été mise en évidence. Nous avons ensuite comparé ces mêmes
souches pour différents traits pouvant être associés à cette agressivité ou à la composante saprophyte du
champignon (croissance de l'organe de contamination, taille des nécroses, capacité de dégradation du bois,...).
Cette étude permet d'identifier les potentiels antagonismes évolutifs qui pourraient orienter l'évolution des
populations d'A. ostoyae sur le massif en lien avec l'intensification de la sylviculture du pin maritime depuis une
cinquantaine d'années.
Mots-clés
Champignons, parasites, évolution.
10
Analyse de la distribution d’un symbiote protecteur dans les populations de
son hôte
Nathan Garcia1,2,3 , Mélanie Leclair1,2, Jean-Christophe Simon 3,Yannick Outreman 1,2
1. UMR 1349 IGEPP, AGROCAMPUS OUEST, F-35042 Rennes, France ; [email protected]
2. Université Européenne, Bretagne, France
3. UMR 1349 IGEPP, INRA, F-35653 Le Rheu France
Résumé
Les associations symbiotiques, interactions intimes et durables entre deux partenaires pouvant aller du
parasitisme au mutualisme, participent à l’évolution des espèces. Nous avons étudié les facteurs permettant
d’unexpliquer la distribution des symbiotes ayant des effets bénéfiques sur le phénotype de leur porteur. Ainsi
nous avons analysé la prévalence du symbiote facultatif Hamiltonella defensa, symbiote conférant, à l’individu
porteur une protection vis-à-vis des parasitoïdes. Nous avons travaillé sur le puceron du pois Acyrthosiphon
pisum. Cette espèce présente un complexe de biotype, c’est-à-dire des individus différant génétiquement en
fonction de la plante hôte sur laquelle ils se spécialisent. Trois questions ont été posées dans quelles
populations trouve-t-on ce symbiote ? La présence d’autres symbiotes dans un porteur influence-t-elle sa
prévalence ? Enfin, la structuration génétique des populations hôtes affecte-t-elle la transmission de ce
symbiote ? A l’aide d’analyses statistiques dédiées à l’étude de la structure des communautés (NMDS, IndVal,
C-score), nous avons exploré un jeu de données rassemblant des informations sur la composition symbiotique
des biotypes du puceron du pois. Nous avons mis en évidence des patrons de distribution de la bactérie. En
effet, la prévalence d’H. defensa varie sur les différents biotypes. Et cette bactérie est en interaction avec les
autres symbiotes du puceron du pois. L’indice du C-score à notamment montré que toutes les associations entre
H. defensa et les autres symbiotes ne sont pas retrouvées et qu’elles peuvent être très diversifiées. De là, il est
possible d’unenvisager des relations de compétitions ou de coopération entre les différents symbiotes qui
entraineraient cette structure des populations d’H. defensa au sein des biotypes du puceron. De plus la
caractérisation par séquençage des souches d’H. defensa semble indiquer un cloisonnement de ces souches et
de ce fait un transfert horizontal rare entre les biotypes. Cela signifie que la prévalence d’un symbiote
protecteur est influencée par de nombreux facteurs comme le fonctionnement et l’évolution des populations de
ses hôtes mais aussi les interactions entre les membres d’une communauté symbiotique ou encore des transferts
horizontaux rares cloisonnant les populations.
Mots-clés
Hamiltonella defensa, variation de prévalence, biotype, interaction symbiotique, coinfection
11
La taille efficace d’un nematode phytoparasite chez son hôte sauvage
Pierre-Loup Jan1 , Cécile Gracianne1, Eric Olivier1, Catherine Porte1, Sylvie Bardou-Valette1, Sylvain
Fournet1, Eric Petit2
1. INRA, UMR1349 IGEPP, F-35653 Le Rheu, France
2. INRA, UMR985 ESE, F-35042 Rennes cedex, France
[email protected] - 02 23 48 51 90
Résumé
La taille efficace est un paramètre essentiel en génétique des populations, puisqu’il reflète l’impact de la dérive
sur la diversité génétique. En agronomie, elle joue un rôle déterminant dans l’efficacité de la lutte génétique :
les résistances déployées exercent de fortes pressions de sélection sur les parasites visés et risquent d’être
contournées si les tailles efficaces sont suffisamment importantes. L’objectif de cette étude est de déterminer la
taille efficace de populations d’Heterodera schachtii, un nématode parasite de la betterave. Pour l’évaluer,
nous avons utilisé la variation temporelle des fréquences alléliques de 8 locus microsatellites à partir de deux
prélèvements successifs, réalisés à un an d’intervalle, dans le milieu sauvage, où l’enchaînement des
générations n’est pas interrompu par les successions culturales. Le nombre de génération produit par
Heterodera schachtii entre les deux périodes d’échantillonnage a été estimé entre 4 et 10, et nous avons donc
effectué les calculs de taille efficace pour un écart supposé de 4, 7 et 10 générations, 7 étant la plus réaliste. Un
nombre non négligeable de nos populations présentaient des tailles efficaces infinies, ce qui est le signe d’une
absence de variation. Nous avons pu associer ce résultat à une production trop faible de nouvelles générations
pour ces populations, probablement liée à la mort des plantes parasitées. Les autres populations présentaient
des tailles efficaces finies comprises entre 20 et 300 individus, avec une distribution centrée autour de 74. Cette
valeur est très faible par rapport au nombre potentiel d’individus dans les populations. Cette faiblesse peut être
reliée à la forte consanguinité observée dans ces populations et aux importantes fluctuations d’effectifs. Les
niveaux de consanguinité sont équivalents et les fluctuations d’effectifs plus fortes en milieu cultivé, mais ce
milieu est aussi caractérisé par des flux de gènes, notamment d’origine anthropiques, plus importants. Nous
discuterons des implications de ces résultats pour la durabilité des résistances utilisées pour la lutte génétique.
Mots-clés
Taille efficace / Echantillonnage temporel / Dérive génétique /Heterodera schachtii / Beta vulgaris spp.
maritima /
12
Identification of a major natural polymorphism responsible for the
sensitivity to the Orsay Virus in Caenorhabditis elegans
Tony Bélicard , Alyson Ashe, Jérémie Le Pen, Lise Frézal, Peter Sarkies, Nicolas J. Lehrbach, Eric A. Miska
and Marie-Anne Félix
Résumé
The nematode Caenorhabditis elegans and its natural pathogen, the positive-strand RNA virus Orsay have
recently emerged as a new animal model of host-virus interaction [1]. When infected, sensitive strains of C.
elegans show disorganization of intestinal cells. The virus was originally detected in the C. elegans isolate
JU1580 and is horizontally transmitted [1]. Using a genome-wide association study on 97 wild C. elegans
isolates [2] and finer mapping with Near Isogenic Lines, we identified a region of 155 kb in the center of
chromosome IV as carrying the major determinant of viral sensitivity. In JU1580, this region contains a 159
base-pair deletion called niDf250, affecting the conserved drh-1 gene (encoding a RIG-I-like helicase) [3]. We
found that DRH-1 is required for the initiation of an antiviral RNAi pathway and the generation of
virus-derived siRNAs (viRNAs). In mammals, RIG-I-domain-containing proteins trigger an interferon-based
innate immunity pathway in response to RNA virus infection. Our work in C. Elegans demonstrates that the
RIG-I domain has an ancient role in viral recognition. We propose that RIG-I acts as modular viral recognition
factor that can couple viral recognition to different effector pathways including RNAi and interferon responses.
Surprisingly, the drh-1 deletion - the derived sensitive allele - is commonly found in C. elegans wild
populations (23% of wild isolates). Two main hypotheses could explain this distribution: 1) niDf250 is linked
to a beneficial allele or 2) niDf250 is beneficial by itself in certain conditions. Supporting the first hypothesis,
niDf250 lies in a region with strong linkage disequilibrium. To further test these hypotheses, we performed
laboratory fitness and competition experiments to decipher the impact of the niDf250 allele and the linked
region on C. elegans fitness.
1.
2.
3.
Félix M-A, Ashe A, Piffaretti J, Wu G, Nuez I, Tony Bélicard, Yanfang Jiang, Guoyan Zhao, Carl J. Franz, Leonard D.
Goldstein, Mabel Sanroman, Eric A. Miska, David Wang. (2011) Natural and Experimental Infection of
Caenorhabditis Nematodes by Novel Viruses Related to Nodaviruses. PLoS Biol.
Andersen EC, Gerke JP, Shapiro JA, Crissman JR, Ghosh R, Bloom JS, Félix MA, Kruglyak L. (2012)
Chromosome-scale selective sweeps shape Caenorhabditis elegans genomic diversity. Nat Genet.
Ashe A, Bélicard T, Le Pen J, Sarkies P, Frézal L, Lehrbach NJ, Félix MA, Miska EA. (2013) A deletion
polymorphism in the Caenorhabditis elegans RIG-I homolog disables viral RNA dicing and antiviral immunity. Elife.
Mots-clés
Virus Caenorhabditis elegans host-pathogen interaction
13
Phylogéographie comparée de deux nématodes phytoparasites et de leur
hôte sauvage commun
Cécile Gracianne , Michael Hickerson, Jaanus Remm, Sylvain Fournet, Catherine Porte, Sylvie Valette,
Eric Petit, Jean-François Arnaud
Résumé
La coévolution passée entre un ravageur et une plante hôte d’intérêt agronomique s’est généralement déroulée
en milieu naturel et implique une certaine similarité de leurs histoires évolutives en termes de processus
démographiques, de colonisation de nouveaux environnements et d’adaptation locale. Les patrons spatiaux de
diversité génétique neutres qui en résultent peuvent alors apporter des éléments permettant de retracer la
biogéographie comparée d’un parasite et de son espèce hôte et d’obtenir des informations sur leur coévolution
potentielle et donc sur les capacités d’évolution du ravageur. Heterodera schachtii et Heterodera betae sont
deux nématodes phytoparasites à l’origine d’importantes pertes économiques dans les cultures de betteraves
sucrières (Beta vulgaris ssp. vulgaris). Face à l’interdiction croissante des produits phytosanitaires utilisés
contre ces organismes, l’utilisation de variétés résistantes s’est révélée être une alternative de choix.
Néanmoins, une utilisation durable de ces variétés est vouée à l’échec si elle ne tient pas compte des capacités
d’évolution des ravageurs. La betterave maritime (Beta vulgaris ssp. maritima) est l’apparentée sauvage dont
sont issues l’ensemble des variétés actuelles de betteraves cultivées. Elle est également la source principale des
résistances utilisées en lutte génétique contre Heterodera schachtii et Heterodera betae. L’existence de ces
résistances dans son génome et sa présence sur les côtes européennes depuis le dernier Maximum Glaciaire
font donc de cette espèce un hôte de choix avec lequel les deux nématodes ont pu longuement interagir. Au
moyen de marqueurs nucléaires, chloroplastiques et mitochondriaux, nous avons ainsi réalisé une étude
comparative de l’histoire biogéographique de populations naturelles de Beta v. ssp. maritima et de ces deux
espèces de nématodes sur 44 accessions localisées le long du littoral Atlantique, du Détroit de Gibraltar
jusqu’au nord de la Suède. Les patrons spatiaux de structure génétique observés nous suggèrent une certaine
similarité entre populations naturelles de B. v. ssp. maritima et H. schachtii qui montrent une diminution des
niveaux de diversité génétique avec la latitude, résultat évocateur d’un processus commun de recolonisation de
la façade atlantique après la dernière glaciation. Cette similitude est beaucoup moins marquée chez H. betae
dont la structure génétique s’accorde toutefois à certaines discontinuités génétiques présentes chez les deux
autres espèces. Au final, les résultats supportent clairement des patrons biogéographiques communs entre la
betterave maritime et H. schachtii, l’histoire évolutive de H. betae se révélant plus complexe.
Mots-clés
phylogéographie comparée, populations naturelles, Heterodera schachtii, Beta vulgaris spp. maritima
14
PPD2014 - mardi 25/08/14 – Traits d’histoire de vie (1)
Combiner génétique et écologie pour mieux comprendre la diversité des
systèmes de reproduction des plantes
Emmanuelle Porcher
UMR 7204 CESCO - MNHN
Résumé
Les plantes à fleurs présentent une grande diversité de systèmes de reproduction (répartition des fonctions mâle
et femelle entre fleurs et entre individus, possibilité d’autofécondation, choix du partenaire par des systèmes
d’auto-incompatibilité...). Les nombreux travaux qui ont essayé de comprendre les forces évolutives à l’origine
de ces systèmes de reproduction se sont intéressés prioritairement aux mécanismes génétiques (dépression de
consanguinité par exemple). De façon assez contre-intuitive, l’écologie des espèces, et notamment les
interactions avec les pollinisateurs, ont reçu beaucoup moins d’attention. Je présenterai quelques approches
théoriques qui permettent d’intégrer génétique et écologie pour mieux comprendre comment l’écologie de la
pollinisation influence l’évolution des systèmes de reproduction, particulièrement l’évolution du taux
d’autofécondation. Ces modèles montrent par exemple que les pollinisateurs sont parfois une contrainte pour
l’évolution des plantes, et suggèrent que la diversité des systèmes de reproduction ne peut être bien comprise
qu’en combinant les points de vue écologique et génétique.
Mots-clés
Angiospermes Systèmes de reproduction Dépression de consanguinité Pollinisation Ecologie Génétique
15
Réponses populationnelles à la contamination chez Gamarus (Crustacea) :
modifications des sensibilités toxicologiques et des traits d’historie de vie.
Amandine Vigneron
, Olivier Geffard, Hervé Quéau, Arnaud Chaumot
Irstea, Laboratoire d’Ecotoxicologie, UR MALY, 5 rue de la Doua – CS70077, F-69626 Villeurbanne,
France. * E-mail [email protected] Tel.: +33 (0)4 72 20 87 97
Résumé
L’exposition chronique des populations aux contaminants peut conduire à des modifications de leur sensibilité
toxicologique et des changements de leurs traits d’histoire de vie. La possibilité de telles modifications
questionne la représentativité environnementale des tests écotoxicologiques, notamment obtenus au
laboratoire, et pose la question de l’importance des processus évolutifs en écotoxicologie. Comprendre ces
phénomènes, les mécanismes sous-jacents (adaptation, acclimatation), et leurs éventuels effets indirects sur la
vulnérabilité des populations, en particulier dans les milieux, est devenu essentiel pour assurer une évaluation
du risque écologique associé à la contamination chimique pertinente. Au cours de précédents travaux, nous
avons identifié une population de Gammarus fossarum historiquement exposée au cadmium (Cd) (fond
géochimique), nous permettant ainsi d’étudier les processus évolutifs induit par la contamination dans un
contexte environnemental. Pour répondre à ces questions, nous avons adopté une démarche rétrospective
consistant à comparer les niveaux de tolérance au Cd et les traits d’histoire de vie de cette population test
vis-à-vis de la variabilité existante entre populations de milieu non contaminé (populations de référence). Pour
cela, une vingtaine de populations du groupe Gammarus fossarum-pulex naïves vis-à-vis du Cd ont été
sélectionnées à l’échelle régionale (Bourgogne, Rhône-Alpes). Un génotypage des populations (COI) a
également été réalisé. Des expositions aigues au Cd au laboratoire, ainsi que des protocoles de génétique
quantitative (half-sib design) ont été conduits. Ces expériences ont permis de mettre évidence une
augmentation de la tolérance au Cd au sein de la population exposée, tolérance transmissible à la descendance
(F1 produits en conditions non-contaminées). Cependant, cette tolérance ne semble pas pouvoir s’appliquer par
une adaptation génétique (faible héritabilité de la sensibilité au Cd au sein des populations naïves), mais par
une acclimatation physiologique accompagnée d’effets transgénérationnels via l’exposition maternelle. Un
suivi de population et la mesure de traits d’histoire de vie ont également révélé une divergence de la population
tolérante au Cd par rapport aux populations de référence (décalage dans les distributions de tailles, tendance à
une plus grande fertilité et une croissance plus faible). Ces modifications peuvent être interprétées soit comme
des coûts de fitness associés à la tolérance au Cd, soit comme une adaptation de la dynamique de cette
population. Ces résultats montrent qu’une exposition chronique à la contamination dans le milieu d’une
population peut non seulement induire des modifications des sensibilités toxicologiques mais aussi des traits
d’histoires de vie, et soulignent l’importance de prendre en compte ces phénomènes dans un cadre
écotoxicologique.
Mots-clés
écotoxicologie, variabilité intra-spécifique, traits d’stoire de vie, génétique quantitative
16
Influence du sexe sur les stratégies d'histoire de vie chez le saumon
atlantique
Alice Baudouin , Guillaume Evanno, Frédéric Marchand, Etienne Prévost, Marie Nevoux
Résumé
Le saumon atlantique (Salmo salar) est une espèce anadrome : les adultes se reproduisent en eau douce et les
juvéniles migrent en mer puis retournent dans leur rivière d’origine pour s’y reproduire. Les juvéniles
présentent une forte plasticité de leur d’histoire de vie lors de leur séjour en eau douce. Ainsi, les mâles peuvent
mâturer précocement en rivière et s’y reproduire une première fois ou bien migrer en mer. Les femelles n’ont
pas cette possibilité et doivent effectuer leur migration en mer pour atteindre la maturité sexuelle. Pour les deux
sexes, la durée de résidence en eau douce avant la migration peut être d’un ou deux ans. Nous nous sommes
intéressés à l’influence du sexe sur le choix de la tactique d’histoire de vie adoptée par les juvéniles de saumon
dans une rivière de Basse-Normandie. Grâce à l’intégration de données individuelles de capture-recapture
obtenues depuis 10 ans dans un modèle multi-évènements et à du sexage moléculaire, nous avons pu décrire les
tactiques suivies par chaque sexe. Ainsi, les femelles ont tendance à migrer directement après leur premier
hiver. Un grand nombre de mâles mâturent durant leur première ou deuxième année mais la majorité de ceux-ci
vont tout de même ensuite migrer en mer. Ces différences entre mâles, précoces ou non, et femelles ont
également des implications en termes de survie, la maturation précoce engendrant une augmentation de la
mortalité des mâles. Ces résultats démontrent que chez le saumon atlantique, la plasticité des histoires de vie
s’exprime différemment entre les sexes.
Mots-clés
Salmo salar Capture-recapture croissance survie plasticité phénotypique
17
Application d’un modèle bioénergétique des femelles épinoches à trois
épines en mésocosme
C. Leloutre1 , R. Beaudouin1, C. Pery1,2
1. Unités Modèles pour l’écotoxicologie et la Toxicologie (METO), Institut National de
l’environnement Industriel et des Risques (INERIS), BP2, 60550 Verneuil-en-Halatte, France
2. Ecole Doctorale ABIES AgroParisTech, 19 avenue du Maine, 75732 Paris Cedex 15
Résumé
Les rivières artificielles (mésocosmes) à l’ERIS permettent d’étudier les effets de xénobiotiques sur la
dynamique de population d’un poisson, l’épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus). Afin d’améliorer
les analyses statistiques des données lors de ces études, nous souhaitons développer un modèle individu-centré
de dynamique de population de l’épinoche. Le développement d’un tel modèle exige d’avoir une très bonne
connaissance des processus au niveau individuel. Les modèles du Budget d’énergie Dynamique (ou DEB pour
Dynamic Energy Budget) fournissent un cadre conceptuel intéressant pour décrire ceux-ci. En effet, ce type de
modèle décrit de manière mécanistique l’acquisition et l’utilisation de l’énergie par les organismes au cours du
cycle de vie pour réaliser les différentes fonctions biologiques telles que la croissance et la reproduction. Les
flux énergétiques sous-jacents des processus sont dépendants de l’environnement (ressources alimentaires et
température). Afin de développer un modèle bioénergétique de type DEB pour les épinoches femelles et mâles,
la taille et la reproduction ont été suivies. Les valeurs des paramètres du modèle DEB ont été estimées grâce
aux données obtenues lors d’expériences réalisées au sein de l’ERIS depuis 2009 (suivi de la croissance, taille
à la maturité, taille à la première reproduction, nombre d’œufs pondus…) et de la littérature. Les données ont
été ajustées via des statistiques bayésiennes en utilisant la méthode de Monte-Carlo par Chaînes de Markov
(MCMC). Quatre variables d’état sont simulées : la densité énergétique, la croissance, l’énergie allouée à la
maturité puis à la reproduction. Les variables forçantes de ce modèle sont la température (moyenne journalière)
et la quantité relative de nourriture disponible pour les épinoches. Ces modèles constitueront une base à
intégrer au modèle individu-centré final, dans lequel ils seront complétés par les processus liés au
comportement (e.g. compétition lors de la reproduction des mâles), à la survie (e.g. sénescence) et au
phénomène de densité dépendance.
1.
2.
3.
4.
Beaudouin, R, Ginot, V, and Monod, G, 2012. Improving mesocosm data analysis through individual-based modelling of
control population dynamics: a case study with mosquito fish (Gambusia kolbrooki). Ecotoxicology, 21: 155-164.
2.Grimm, V and Railsback, S, 2005. Individual-based Modeling and Ecology, Princeton University Press, 428 p.
3.Kooijman, S.A.L.M, 2010. Dynamic Energy and Mass Budgets in biological systems, Second Edition, Cambridge
University Press, 424 p.
4.Martin, B.T, Jager, T, Nisbet, R.M, Preuss, T.G, Hammers-Wirtz, M, and Grimm, V, 2013. Extrapolating
ecotoxicological effects from individuals to population: a generic approach based on Dynamic Energy Budget theory and
individual-based modeling. Ecotoxicology, 22: 574-583.
Mots-clés
Dynamic Energy Budget, mésocosme, Epinoche à trois-épines, dynamique de population, risques
écotoxicologiques, modèle individu-centré
18
Role of evolution in life history traits on Medaka (Oryzias latipes)
Sylvie Dufour1, Eric Edeline2, Alexis Millot3, Clémentine Renneville4 , Arnaud Le Rouzic5
1. Muséum National d’Histoire Naturelle, Unité Mixte de Recherche de Biologie des Organismes et
Écosystèmes Aquatiques, MNHN USM 401, UMR CNRS 7208, UMR IRD 207, UPMC, Paris, France.
2. Université Pierre et Marie Curie, Institut d’Écologie et des Sciences de l’Environnement de Paris,
Paris, France.
3. Ecole Normale Supérieure, Centre de Recherche en Écologie Expérimentale et Prédictive, Saint
Pierre Lès Nemours, France.
4. Doctorante au Muséum national d’stoire naturelle de Paris, Institut d’Écologie et des Sciences de
l’Environnement de Paris, Paris, France.
5. Centre National de la Recherche Scientifique, Laboratoire Évolution, Génomes, Spéciation,
LEGS-UPR9034, CNRS-IDEEV-FR3284, Gif sur Yvette, France.
Résumé
Biodiversity loss caused by human activities (habitat degradation, over-exploitation) mainly affects top
predators and generates trophic cascades in both terrestrial and aquatic biomes (Duffy 2003 Estes et al. 2011).
In parallel, a growing number of studies have shown that, before extinction, a rapid evolution to earlier
maturation at smaller predator body size occurs (e.g. Conover and Munch 2002 Darimont et al. 2009).
Surprisingly, even if over-exploitation is stopped, some populations seem incapable to recover, suggesting a
loss of their resilience potential (e.g. Neubauer et al. 2013). This resilience loss could be linked to an
impairment of population adaptive capacity through an erosion of genetic variances for adaptive traits, and/or
to a change in the naturally-selected adaptive optimum. Anthropogenic selection against large individuals
induces a parallel decrease in both density and body size in populations, which may both induce trophic
cascades in the ecosystem, and result in a displacement of the natural adaptive optimum. Management and
conservation of biodiversity therefore requires to better understand whether and how such eco-evolutionary
feedbacks are implicated in the resilience loss. In my Ph. D., I investigate the eco-evolutionary mechanisms
involved in trophic cascades using an integrative approach (from gene to ecosystem). I apply a size-dependent
divergent selection on medaka in laboratory to obtain a “dwarf” line, a “giant” line and a “control” line. This
will permit to measure experimentally (1) the evolutionary response to selection in terms of life history traits,
trait genetic architecture, and candidate gene expression, (2) the contribution of evolution to trophic cascades
(by quantifying the respective contributions of evolution and density), and (3) whether and how a
medaka-driven trophic cascade alters the form of natural selection acting on medaka (eco-evolutionary
feedback loop).I will present you my experimental design and the first results concerning the heritability of
growth parameters.
1.
Conover DO, Munch SB (2002) Sustaining fisheries yields over evolutionary time scales. Science 297:94–96.
2.
Darimont CT, Carlson SM, Kinnison MT, et al. (2009) Human predators outpace other agents of trait change in the wild. Proc
Natl Acad Sci 106:952–954.
3.
Duffy JE (2003) Biodiversity loss, trophic skew and ecosystem functioning. Ecol Lett 6:680–687.
4.
Estes JA, Terborgh J, Brashares JS, et al. (2011) Trophic downgrading of planet earth. Science 333:301–306.
5.
Neubauer P, Jensen OP, Hutchings JA, Baum JK (2013) Resilience and recovery of overexploited marine populations.
Science 340:347–349.
Mots-clés
biodiversity loss, body size, conservation, evolution, life history traits, top predator, trophic cascades
19
Adaptation à un environnement changeant : quel rôle joue l’évolution ?
Anne Charmantier
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE) CNRS-UMR 5175, Montpellier, France
Résumé
Mes travaux portent sur l’étude de l’évolution en temps réel et dans l’habitat naturel, en s’appuyant sur des suivis
longitudinaux de populations d’oiseaux. Les études in natura de populations de vertébrés suivies par marquage
individuel ont grandement contribué à améliorer notre compréhension des mécanismes d’adaptation à
l’hétérogénéité environnementale, en partie grâce à l’application de la génétique quantitative aux données
récoltées sur le long terme. Dans cet exposé, mon propos sera orienté vers l’étude du déterminisme génétique et
de la sélection agissant sur la phénologie (dates de migration et de reproduction), ainsi que de la plasticité de ces
caractères. Je montrerai comment cette approche se révèle une étape essentielle pour prédire le potentiel évolutif
des populations face aux changements globaux, notamment climatiques. L’objectif est d’intégrer les multiples
facettes d’une réponse plastique ou évolutive au réchauffement climatique en incorporant les contraintes
génétiques et écologiques qui peuvent agir sur ces réponses. Je présenterai plusieurs études qui ont révélé des
réponses adaptatives ou maladaptatives, et je donnerai un aperçu général des études publiées qui ont testé une
réponse plastique et/ou microévolutive de la phénologie des oiseaux.
20
Life history traits changes in the spider mite Tetranychus urticae in response
to host plant shift
Cassandra Marinosci1 , Céline Devaux1, Sara Magalhães2, Emilie Macke3, Maria Navajas4, Isabelle
Olivieri1
1. Université Montpellier 2, Institut des Sciences de l’Evolution, UMR5554, Place Eugène Bataillon,
34095 Montpellier, France
2. Centro de Biologia Ambinental, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Edificio C2, 3º
Piso, Campo Grande, P-1749016 Lisbon, Portugal
3. Laboratory Aquatic Biology, KU Leuven Kulak, E. Sabbelaan 53, 8500 Kortrijk, Belgium
4. UMR CBGP (INRA /IRD /Cirad /Montpellier SupAgro), Campus international de Baillarguet, CS
30016, F-34988 Montferrier-sur-Lez cedex, France
Résumé
Life history traits are biological traits that describe fitness components, i.e. reproduction and survival. Depending
on environmental conditions, organisms make decision to allocate different resources in these traits. From a
crop-managing viewpoint, it is particularly interesting to investigate the life history traits evolution of herbivore
facing a new host to avoid plant defences (Fritz & Simms, 1992; Schoonhoven et al., 2005). Yet, we have a
limited knowledge of the evolution of herbivore life history traits associated with adaptation to entire plants, and
not plant fragments, which have inducible resistances (Fry, 1990; Agrawal, 2000). To fill this gap, we performed
experimental evolution of Tetranychus urticae, a phytophagous spider mite grown on cucumber, on a new host
plant species, i.e. tomato. I will present the importance of maternal effects on both juvenile and adult traits. In a
same way, I will detail selection regime effects on life history traits changes through time. After twenty-four
generations, only the proportion of sons marginally responded to host plant shift, with females that had
experienced tomato plants producing a larger proportion of daughters on this host plant than females that
previously experienced cucumber plants. After approximately 50 generations, females evolving on tomato plants
staid more often time on this test host plant and had higher fecundity relative to females which never experienced
tomato plants but here maternal effects were confounded.
1.
Agrawal, A.A. 2000. Host-range evolution: adaptation and trade-offs in fitness of mites on alternative hosts. Ecology 81:
500-508.
2.
Fritz, S., and Simms, E.L. 1992. Plant resistance to herbivores and pathogens. Ecology, Evolution, and Genetics. The
University of Chicago Press, Chicago.
3.
Fry, J.D. 1990. Trade-offs in fitness on different hosts: evidence from a selection experiment with a phytophagous mite.
American Naturalist 136: 569-580.
4.
Schoonhoven, L.M., Van Loon, J.J.A., Dicke, M. 2005. Insect-plant biology, Ed 2. Oxford University Press, Oxford.
5.
Tetranychus urticae, host acceptance, life history traits, maternal effects, plant-herbivore interaction
Mots-clés
Tetranychus urticae, host acceptance, life history traits, maternal effects, plant-herbivore interaction
21
Métaux traces et polymorphisme de couleur chez le pigeon biset
Marion Chatelain , Adrien Frantz et Julien Gasparini
Institut d’Ecologie et des Sciences de l’environnement de Paris
Résumé
La mélanine est le pigment le plus répandu dans le monde animal. La nature (eumélanine, responsable de la
coloration noire ; phéomélanine, coloration rousse) et la quantité de la mélanine reposent sur un déterminisme
génétique. Certaines de ses propriétés lui confèrent un avantage adaptatif dans certains environnements
(protection anti-UV, propriétés anti-bactériennes, camouflage, liens avec d tres traits par effets pléiotropes
[1]).Certains groupements chimiques de la mélanine se fixent aux métaux traces [2]. Ces métaux sont
principalement émis par les activités anthropiques et sont toxiques à fortes concentrations [3]. L’incorporation
des métaux dans les parties inertes via la mélanine (cellules pigmentaires des phanères par exemple)
permettrait de les séquestrer et de diminuer leur concentration dans la circulation générale et les organes vitaux.
Cette propriété particulière pourrait constituer un avantage adaptatif dans les milieux à fortes concentrations en
métaux (comme la ville). Bien que séduisante, cette possibilité a rarement été explorée [4,5]. Ainsi, les oiseaux
les plus mélaniques devraient montrer une meilleure aptitude phénotypique que les oiseaux les plus clairs dans
les environnements à fortes teneurs en métaux. Afin de tester cette hypothèse, nous avons simulé une
exposition chronique à des concentrations naturelles en plomb et/ou en zinc chez 96 pigeons bisets (Columba
livia) montrant différents degrés de mélanisme, et estimé leur valeur sélective à travers des mesures de leur
système immunitaire et de leur succès reproducteur. Si les paramètres mesurés ne différaient pas entre
individus plus ou moins mélaniques, nous avons mis en évidence des effets antagonistes du plomb et du zinc,
ainsi que des différences physiologiques entre individus eumélaniques (coloration noire) et phéomélaniques
(coloration rousse). Nos observations ont des implications fortes dans le domaine de l’écologie urbaine en
participant à la compréhension de l’influence de la pollution en métaux traces (étroitement liée au degré
d’urbanisation) sur les traits d’histoire de vie. Finalement, nos résultats suggèrent une relation étroite entre la
nature de la mélanine (phéomélanine, eumélanine) et l’efficacité du système immunitaire et relance ainsi le
débat sur l’évolution de la coloration rousse, souvent considérée comme maladaptative [6].
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ducrest A, Keller L, Roulin A. 2008. Pleiotropy in the melanocortin system, coloration and behavioural
syndromes.Trends Ecol. Evol.23:502–510.
Bridelli M & Crippa P. 2008. Theoretical analysis of the adsorption of metal ions to the surface of melanin particles.
Adsorption 14, 101-109.
Rainbow P. 2007. Trace metal bioaccumulation: Models, metabolic availability and toxicity. Environ. Int. 33,
576-582.
Hong L, Simon JD. 2007. Current Understanding of the Binding Sites, Capacity, Affinity, and Biological Significance
of Metals in Melanin. J. Phys. Chem. B 111:7938–7947.
Chatelain M, Gasparini J, Jacquin L, Frantz A. 2014. The adaptive function of melanin-based plumage coloration to
trace metals. Biol. Lett. 10:20140164–20140164.
Hill HZ, Hill GJ. 2000. UVA, Pheomelanin and the Carcinogenesis of Melanoma. Pigment Cell Res. 13:140–144.
Mots-clés
mélanine, métaux traces, écologie urbaine, immunité, succès reproducteur
22
Intra-specific variation in mobility and light sensitivity in the Collembolan F.
candida
Marta Gallardo Ruiz1 , Jean-François LeGalliard1,2, Thomas Tully1
1. Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris. UMR 7618 iEES Paris, UMPC
2. UMS3194 CEREEP-Ecotron Ile-de-France.
Résumé
Dispersal is a complex syndrome that includes correlated behavioural, morphological and life history traits1.
Thus, the goal of my research is to bring more light on the integration between dispersal and classical
life-history traits by studying intra-specific variation in locomotor behaviour and activity patterns, including
genetic variation and plasticity as well as covariation with life history. To this end, I perform microcosm
experiments where I photo-track the displacement of Folsomia candida2, a parthenogenetic Collembolan
species, relying on a source population of 12 different clonal lineages that can be positioned along a slow-fast
life-history gradient3,4. Here, I will present preliminary results from automatised image analyses and
behavioural studies tracking movements of individual collembola and their light sensitivity. Although F.
candida is a soil-dwelling eye-less species living in the litter or in caves, available literature on its sensitivity to
light and movement patterns is scarce and sometimes contradictory5,6.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ronce, O. & Clobert, J. (2012) The association of dispersal with other life-history traits. In: Clobert, J., Baguette, M.,
Benton, T. G: & Bullock, J. M. Eds. Dispersal ecology and evolution. Oxford: Oxford University Press, pp. 119-138.
Mallard, F., Le Bourlot, V. & Tully, T. (2013). An automated image analysis system to measure and count organisms
in laboratory microcosms, PLoS One, 8(5), p. e64387.
Tully, T., Dese, C.A., Richard, M. & Ferriere, R. (2006). Two major evolutionary lineages revealed by molecular
phylogeny in the parthenogenetic collembola species Folsomia candida, Pedobiologia, 50(2), pp. 95-104.
Tully, T. & Ferriere, R. (2008). Reproductive flexibility: genetic variation, genetic costs and long-term evolution in a
collembola, PLoS One, 3(9), p. e3207.
Fox, G.L., Coyle-Thompson, C.A., Bellinger, P.F. & Cohen, R.W. (2007). Phototactic responses to ultraviolet and
white light in various species of Collembola, including the eyeless species, Folsomia candida, Journal of Insect
Science, 7.
Auclerc, A., Libourel, P.A., Salmon, S., Bels, V. & Ponge, J.F. (2010). Assessment of movement patterns in Folsomia
candida (Hexapoda: Collembola) in the presence of food, Soil Biology & Biochemistry, 42(4), pp. 657-9.
Mots-clés
Intra-specific variation, mobility, mobility, light-sensitivity, Collembolan, F. candida
23
From negligible senescence to accelerated ageing: the deadly sin of gluttony
François Mallard1, Thomas Tully1,2
1. CNRS UMR 7618, Université Pierre et Marie Curie, Institut d’écologie et des sciences de
l’environnement de Paris7, quai Saint Bernard, Bâtiment A 7eme étage, 75005 Paris
2. ESPE de Paris, Université Paris 4 - Sorbonne, 10 rue Molitor, 75016 Paris, France.
Résumé
Continuous overfeeding leads to a reduced life expectancy in most species. But little is known on the short- and
long-term effects of transient periods of ad libitum food availability breaking periods of fasting that most
animals endure in the wild. By experimentally controlling food provisioning and by continuously monitoring
survival and reproduction, we show how the timing of resource abundance shapes aging patterns in a
Collembola. While no senescence is found in the individuals always fed under dietary restriction, food
provisioning any time in life induces an increase in both their fecundity rate and body size, then leading to
senescence. These results are a strong experimental evidence for adaptive flexible shifts in resource allocation
well beyond maturation. We show that escaping senescence is physiologically possible but that temporary
favorable environments trigger over-investments in growth and reproduction at the cost of precocious
senescence, in accordance with the disposable soma theory of aging.
1.
2.
3.
4.
5.
Baudisch, A. (2011) The pace and shape of ageing Methods in Ecology and Evolution, 2, 375-382.Baudisch, A. &
Vaupel J.W. (2012) Getting to the root of aging. Science, 338, 618-619.
Fontana, L., Partridge L. & Longo V. D. (2010) Extending healthy life span--from yeast to humans. Science, 328,
321-326.
Kirkwood, T.B. & Shanley D.P. (2005) Food restriction, evolution and ageing. Mech Ageing Dev, 126, 1011-1016.
Mair, W., Goymer P., Pletcher S. D. & Partridge L. (2003) Demography of dietary restriction and death in Drosophila.
Science, 301, 1731-1733.
Wensink, M.J., van Heemst D., Rozing M.P. & Westendorp R.G. (2012) The maintenance gap: a new theoretical
perspective on the evolution of aging. Biogerontology, 13, 197-201.
Mots-clés
aging, disposable soma theory, Folsomia candida, dietary restriction, compensatory growth.
24
Evo Devo du poisson cavernicole Astyanax mexicanus : conséquence d’un
nouveau cadre temporel sur les mécanismes évolutifs sous-jacents
Julien Fumey1 , FranceCéline Noirot2 Hélène Hinaux3 Sylvie Rétaux3 Didier Casane1,4
1. Laboratoire Évolution, Génomes et Spéciation, UPR 9034 CNRS, Gif-sur-Yvette,
2. Plateforme de Bioinformatique Toulouse Midi-Pyrénnées, Toulouse, France
3. Neurobiologie et Développement, UPR 3294 CNRS, Gif-sur-Yvette, France
4. Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, France
Résumé
Le tétra mexicain (Astyanax mexicanus) est un poisson qui s’est révélé être un modèle exceptionnel pour
étudier, sur une échelle de temps réduite, l’évolution des mécanismes du développement d’un vertébré. En
particulier, l’adaptation indépendante de populations à l’environnement cavernicole permet d’analyser si elle
résulte de la fixation de mutations préexistantes ou si elle implique l’apparition de mutations de novo. Afin
d’estimer le temps d’évolution des Astyanax dans la grotte Pachón, considérée comme une des plus anciennes
et des plus isolées des populations de la Sierra de el Abra, nous avons utilisé une approche de génomique des
populations. Nous avons comparé, à l’échelle du transcriptome, les taux de polymorphisme et de substitution
de cette population avec une population de surface (San Solomon Spring, Texas), en utilisant le Tétra de
Buenos Aires (Hyphessobrycon anisitsi) comme groupe externe afin d’identifier les allèles ancestraux et les
allèles dérivés. Ces données ont été comparées à des simulations d’évolution de populations dans lesquelles
nous avons fait varier plusieurs paramètres tels que la taille et l’âge des populations, et les flux génétiques afin
de déterminer les valeurs de ces paramètres compatibles avec les différences observées. Le polymorphisme est
moins grand dans la population cavernicole que dans la population de surface, ce qui suggère, comme attendu,
que la population cavernicole est de taille plus petite que la population de surface. Nous avons aussi observé un
taux de substitution plus élevé dans la population cavernicole que dans la population de surface qui implique
que le temps de divergence de ces populations est bien plus récent qu’on le pensait (< 100 000 vs 1 000 000
années). Nous discuterons des conséquences de ce nouveau cadre temporel sur les mécanismes évolutifs
responsables des modifications morpho-anatomiques et comportementales observées dans la population
cavernicole. Ce travail est financé par l R BLINDTEST
Mots-clés
Adaptation, poisson cavernicole, polymorphisme moléculaire, taux de substitution, taille des populations,
datation moléculaire, transcriptomique comparée, séquençage haut débit
25
Dépression de consanguinité et adaptation locale chez Noccaea
caerulescens
Pierre-Olivier Cheptou1, Agnès Mignot2, Mathilde Mousset2 , Christophe Petit2, Ophélie Ronce2, Marine
Segond2
1. Centre d’Ecologie Fonctionelle et Evolutive (Montpellier)
2. Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier
3. [email protected], 04 67 14 45 50
Résumé
La dépression de consanguinité, c’est-à-dire la réduction de la valeur sélective des individus issus de
l’autofécondation par rapport à ceux issus de l’allofécondation, est considérée comme une des forces majeures
influençant l’évolution des systèmes de reproduction. De nombreuses études ont caractérisé sa variation entre
espèces, populations d’une même espèce et individus. Il a aussi été observé à de multiples occasions que la
dépression de consanguinité varie en fonction de l’environnement, et en particulier qu’elle augmente
fréquemment avec le stress. Néanmoins, il faut noter que le stress considéré peut provenir d’un environnement
de mauvaise qualité mais aussi d’un facteur auquel la population n’a jamais été confrontée, et peut donc
dépendre de l’histoire sélective des populations. Pour mesurer l’interaction entre dépression de consanguinité
et adaptation locale, nous avons mesuré la dépression de consanguinité chez une Brassicacée tolérante aux
métaux lourds, Noccaea caerulescens, en fonction de l’histoire d’adaptation à la présence de métaux lourds
dans le sol. Cette plante comporte deux écotypes, l’un adapté à la vie sur des sols extrêmement pollués en Zinc,
Plomb et Cadmium, l’autre poussant sur des sols non contaminés l’espèce se reproduit via un système de
reproduction mixte. Des croisements contrôlés ont été effectués sur des plantes issues de populations
métallicoles et non-métallicoles du Sud de la France les descendants d’allofécondation et d’autofécondation
ont été semés en jardin commun et placés à 8 semaines sur deux types de sols avec différents niveaux de
concentration en Zinc. Plusieurs caractères végétatifs et reproducteurs ont été mesurés tout au long du cycle de
vie de chaque plante afin d’estimer la dépression de consanguinité. L’analyse préliminaire de la taille des
rosettes et de la survie a mis en évidence d’une part la plus forte tolérance des populations métallicoles à la
toxicité du sol, et d’autre part la présence de dépression de consanguinité dans les populations de Noccaea
caerulescens. Cette dépression de consanguinité varie entre populations et semble plus forte chez l’écotype
métallicole que chez l’écotype non métallicole de façon inattendue, la survie des plantes issues
d’autofécondation est même supérieure à celles issues d’allofécondation au sein des populations non
métallicoles. L’analyse des traits reproducteurs permettra de vérifier si ces patrons se maintiennent tout au long
du cycle de vie et pour une mesure intégrative de la valeur sélective.
Mots-clés
Dépression de consanguinité, adaptation locale, système de reproduction, tolérance aux métaux lourds
26
PPD2014 - mardi 26/08/14 – Conservation et dynamique des populations
Interference versus exploitative competition in the regulation of
size-structured populations
Vincent Le Bourlot
1,2
, Thomas Tully3,4, David Claessen1,2
1. IBENS, Institut de Biologie de l’Éole Normale Supérieure, CNRS UMR 8197 INSERM U1024, 46 rue
d’Ulm, 75005 Paris, France
2. CERES-ERTI, École Normale Supérieure, 24 Rue Lhomond, 75005 Paris, France.
3. IEES Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris, CNRS-UPMC, UMR 7618,
Université Pierre et Marie Curie, 7 quai Saint Bernard, Bâtiment A, 7eme étage, 75005, Paris,
France.
4. ESPE de Paris, Université Paris Sorbonne, 10 rue Molitor, 75016 Paris, France.
Résumé
Competition is a major regulatory factor in population and community dynamics. Its effects can either be direct
in interference competition, or indirect in exploitative competition. The impact of exploitative competition on
population dynamics has been extensively studied from empirical and theoretical points of view but the
consequences of interference competition remain poorly understood. Here we study the effect of different
levels of intra-specific interference competition on the dynamics of a size-structured population. We study a
physiologically structured population model accounting for direct individual interactions, allowing for a
gradient from exploitative competition to interference competition. We parameterize our model with data on
experimental populations of the collembolan Folsomia candida. Our model predicts contrasting dynamics
depending on the level of interference competition. With low interference, our model predicts juvenile-driven
generation cycles, but interference competition tends to dampen these cycles. With intermediate interference,
giant individuals emerge and start dominating the population. Finally, strong interference competition causes a
novel kind of adult-driven generation cycles referred to as “interference-induced cycles”. Our results shed new
light on the interpretation of the size-structured dynamics of natural and experimental populations.
Mots-clés
exploitative competition, interference competition, size-structured populations, generation cycles,
interference-induced cycles, physiologically structured population models
27
Modélisation statistique de la dynamique spatiale d’insectes parasitoïdes
Alexandre Depoilly , Claire-Capdevielle-Dulac, Bruno le Rü, Rose Ndemah, Laure Kaiser, Stéphane
Dupas, Jean-François Silvain
IRD C/O CNRS LEGS/BEI, 1 av terrasse 91198 Gif-sur-Yvette. depoilly]@legs.cnrs-gif.fr
Résumé
Les surfaces cultivées ne cessent d’augmenter dans le monde face à la croissance démographique. L’Afrique
est plus que concernée par cette croissance et continue de développer ses cultures, notamment en maïs et
sorgho [1]. L’augmentation de ces surfaces cultivées, combinée aux changements globaux, a modifié le
paysage de façon importante. Des espèces locales et/ou introduites sont vite devenues des ravageurs de ces
cultures. Face à cette problématique, pour lutter de façon durable, des opérations de lutte biologique ont été
mises en place. Le coût de ces opérations étant important [2], pouvoir prédire le devenir et l’installation de
ces populations introduites est capital. En effet, une opération comme celle-ci peut aussi être vue comme un
phénomène d’invasion biologique. Ces phénomènes, sont souvent modélisés par des modèles de niche
classiques, mais ils possèdent des lacunes concernant la prise en compte des processus stochastiques de
dynamique spatiale, des capacités de déplacement et des capacités d’adaptation des espèces [3]. Les
technologies de séquençage actuelles permettent l’accès et l’acquisition d’une grande quantité de données
génétiques [4] qui peuvent s’avérer être des atouts pour estimer un certain nombre de ces paramètres. La
méthode des marches aléatoires sur les graphes de données issues des sciences de l’environnement, couplées
avec nos données génétiques, va nous permettre d’estimer comment ces paramètres environnementaux
agissent sur la dispersion des gènes. Et ainsi prédire comment peut évoluer une invasion biologique au sein
d’un paysage. Exemple sur un programme de lutte biologique au Cameroun, contre les foreurs de tiges (ANR
BioInv4i) où l’on analysera les génotypes in introduits et acclimatés du genre Cotesia.
1.
Gompert Z, Forister ML, Fordyce J a. et al. (2010) Bayesian analysis of molecular variance in pyrosequences
quantifies population genetic structure across the genome of Lycaeides butterflies. Molecular Ecology, 19, 2455–
2473.
Lenteren JC Van (2006) Ecosystem services to biological control of pests : why are they ignored ? , 17, 103–111.
Swab RM, Regan HM, Keith D a., Regan TJ, Ooi MKJ (2012) Niche models tell half the story: spatial context and
life-history traits influence species responses to global change. Journal of Biogeography, 39, 1266–1277.
Smale M, Byerlee D, Jayne T (2011) Maize Revolutions in Sub-Saharan Africa. Policy Research Working Paper, 20,
34 pp.
2.
3.
4.
Mots-clés
Lutte biologique, théorie des graphes, marche aléatoire, génétique des populations, modélisation
28
Les pieds d’arbre d’alignement : système modèle pour étudier la dynamique
de la flore urbaine
Laure Schneider-Maunoury , Pierre-André Waite, Amélie Barthel, Sébastien Julliard, Nathalie Machon.
Centre des Sciences de la Conservation, Muséum National d’histoire Naturelle, 61 rue Buffon, 75005 Paris
Résumé
La structure de la ville a un impact fondamental sur la dispersion des espèces végétales : en contraignant très
fortement la surface disponible - paramètre majeur de la viabilité d’une espèce - l’agencement et la gestion des
rues déterminent les phénomènes de colonisation et d’extinction des populations végétales. En milieu urbain,
les pieds d’arbre d’alignement pourraient jouer un rôle central de corridor écologique entre les différents
espaces verts de la ville, en fournissant un tissu plus ou moins dense d’espaces favorables. Par ailleurs, ils
représentent un système modèle pour comprendre de la dynamique spatio-temporelle des espèces en milieu
urbain ils constituent en effet un réseau de patchs de taille similaire, régulièrement espacés et contrastant avec
la surface imperméabilisée des rues. Depuis 2009, la flore de plus de 1400 pieds d’arbres situés autour de la
gare de Bercy (Paris) est inventoriée par le CESCO, constituant une base de données idéale pour analyser la
dynamique de méta-population des plantes urbaines. Ce jeu de données permet de tester différents modèles, qui
traduisent des dynamiques de type île-continent ou de type pas japonais (modèle de Levins), ainsi qu’un
modèle mixte comprenant une dynamique de type pas japonais associée à un effet de sauvegarde (modèle de
Levins + Rescue). Ces modélisations sont effectuées avec le logiciel SPOMSIM, développé par Atte Moilanen
en 2004.Les premiers résultats indiquent que les paramètres de structure de la ville ont un impact important sur
la dispersion des espèces végétales la distance de dispersion est plus importante dans les rues de grande taille,
mais plus faible dans les rues plus larges. Par ailleurs, la gestion des pieds d’arbre joue un rôle majeur dans le
maintien des espèces végétales, le type de revêtement conditionne à la fois l’abondance et la diversité de la
flore urbaine. Enfin, l’analyse des modèles en île-continent et de l’effet de sauvegarde permet de mettre en
évidence le rôle de la gare de Bercy comme potentiel continent, et donc son intérêt en termes de conservation et
d’amélioration de la biodiversité.
Mots-clés
Dynamique de population, écologie urbaine, modélisation
29
Bilan génétique 2014 du plan de restauration d’Arenaria grandifolia L.
(Caryophyllaceae) en forêt de Fontainebleau
Nelida Padilla Garcia, Noël Florence, Machon Nathalie
e-mail: [email protected]
Téléphone: 0782270367, NOEL Florence, MACHON Nathalie
Résumé
Cette étude s’intéresse au suivi du plan de restauration dont a été l’objet une petite Caryophyllacée aujourd’hui
éteinte en Île-de-France Arenaria grandiflora L. Il s’agit d’une plante vivace que l’on peut rencontrer en France
le plus souvent sur des falaises calcaires d’altitude dans les Pyrénées et les Alpes. Toutefois, dans la forêt de
Fontainebleau, en région parisienne, on peut distinguer un autre écotype vivant dans les plaines calcaires
sableuses. En 1990, des études d’hybridation ont permis de montrer que ces populations locales souffraient de
problèmes de dépression de consanguinité et en 1999, un plan de restauration des populations a été mis en œuvre
avec l’objectif de maintenir les populations menacées et de restaurer le potentiel évolutif de l’espèce à long
terme. Pour cela, il a fallu trouver un compromis entre les effets positifs attendus via l’hétérosis et les risques de
maladaptation dus au croisement avec des individus non locaux. La restauration a donc été menée en créant des
populations mixtes composées d’un mélange d’individus locaux et non locaux mais du même écotype (des
individus originaires de la région de Chinon, située en Val de Loire). Depuis l’introduction, les populations sont
suivies pour la démographie et la génétique. En 2014, nous avons réalisé l’analyse génétique des populations à
l’aide de marqueurs microsatellites. Ces résultats, associés à ceux déjà obtenus en 2007 et 2011, nous ont permis
d’évaluer la dynamique temporelle de la composition génétique (genetic monitoring) des populations
réintroduites il y a maintenant plus de 15 ans. Les bilans génétiques établis en 2007 et 2011, montrent une
augmentation de la diversité génétique des populations à la suite des phénomènes d’autofécondation entre les
deux origines. Toutefois, il apparaît que les populations n’ont pas encore atteint leur équilibre. Le bilan 2014 va
permettre de déterminer comment évolue le mélange génétique au gré des naissances des nouveaux individus.
Ces résultats sont importants et vont contribuer à tester de façon expérimentale les avantages à mixer des
individus de diverses origines dans le cadre de programmes de restauration de petites populations et déterminer si
ce type des pratiques débouchent effectivement sur une restauration durable des populations.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Bottin, L., Le Cadre S, Quilichini A., Moret J., Bardin P. Machon N. 2008 Re-establishment trials in endangered plants:
a review and the example of Arenaria grandiflora L., a species on the brink of extinction in the Parisian region (France).
Ecoscience 14(4), 410-419.
Douaihy B., Vendramin G., Boratynski A., Machon, N., Kharrat M. 2011 High genetic diversity with moderate
differentiation in Juniperus excelsa M. Bieb. from the Eastern Mediterranean Region. Annals of Botany in press.
Le Cadre S., Tully T., Mazer S.J., Ferdy JB, Moret J. Machon N. 2008. Allee effects within small populations of
Aconitum napellus L. ssp. lusitanicum Rouy, a protected subspecies in Northern France. The New phytologist 179 (4
):1171-1182.
Maurice AC, Abdelkrim J, Cisel M., Zavodna M., bardin P., Matamoro A, Dumez R., Machon N., 2013 Mixing Plants
from Different Origins to Restore a Declining Population: Ecological Outcomes and Local Perceptions 10 Years Later,
PLoS ONE 8(1): ): e50934. doi:10.1371/journal.pone.0050934.
Noël, F., N. Machon & A. Robert 2013. Integrating demographic and genetic effects of connections on the viability of an
endangered plant in a highly fragmented habitat. Biological Conservation. 158 : 167–174.
Zavodna M, Bottin L, Lambourdiere J, Machon N 2009 Development and characterization of microsatellite markers for
Arenaria grandiflora L. (Caryophyllaceae) Molecular Ecology Ressources 9 (2) : 628-630.
Mots-clés
Génétique des populations, restauration, microsatellites
30
PPD2014 – mardi 26/08/14 – Adaptation, génomique et transcriptomique (2)
Différenciation génétique cryptique des populations de Gambusia
puncticulata (Teleostei : Poeciliidae) à travers Cuba
Fanny Lévèque , Romain Nattier, Jose Luis Ponce de León, Alice Michel-Salzat*, Didier Casane et Erik
García-Machado
[email protected] – 06.16.35.11.87.
Résumé
La diversification des poissons d’uneau douce sur les îles a été considérée comme improbable parce que les traits
qui permettent une colonisation réussie, tels qu’une large tolérance à la salinité et le potentiel de dispersion
océanique, peuvent également limiter la différenciation génétique après la colonisation. Si effectivement, certaines
espèces insulaires présentent peu de différenciation génétique, il n’en est pas de même pour d’autres. On ne sait
pas clairement quelles conditions donnent lieu à des différenciations contrastées, car relativement peu de
reconstructions comparatives de l'histoire des populations ont été réalisées chez les poissons d’uneau douce
insulaires.
Cuba est l'un des principaux points chauds de biodiversité de la Caraïbe. Quarante-quatre pourcents des espèces de
poissons d’uneau douce sont endémiques, mais leur origine est mal connue. La famille Poeciliidae est
particulièrement pertinente pour étudier la contribution relative de la colonisation et la diversification locale, car
elle comprend plus de 93% d’espèces endémiques, certaines d’unentre elles étant tolérantes à de vastes gammes de
salinité. Une diversification locale est attendue, mais elle devrait être relativement faible dans cette île de grande
taille avec des liens potentiels entre les régions. Nous avons échantillonné plus de 300 spécimens de Gambusia
puncticulata couvrant leur répartition géographique à Cuba. Nous avons séquencé des gènes mitochondriaux
(cytochrome b, 12S) et nucléaires (β-actine, S7) afin de reconstruire leur phylogénie. Douze marqueurs
microsatellites ont également été analysés. Une diversité génétique importante a été observée aussi bien avec les
gènes mitochondriaux qu’avec les microsatellites, diversité qui correspond globalement à la répartition
géographique des populations. Cette diversité pourrait refléter l’existence d’espèces cryptiques. Cette forte
structuration génétique ne semble pas être corrélée aux facteurs abiotiques testés (salinité, pH, conductivité). Elle
serait donc plutôt liée à des facteurs historiques, avec une réduction de la distribution à des zones refuges, puis
dispersion et contacts secondaires entre populations différenciées. De plus nos données permettent de mettre en
évidence l’existence de probables déplacements par l’homme de petites populations entre différentes régions de
l’île.
31
Patterns of local adaptation and genetic structure in teosintes (Zea mays
parviglumis and Zea mays mexicana)
Jonas A Aguirre
Résumé
Cultivated maize (Zea mays mays) was domesticated from their wild relatives the teosintes (Z. m. mexicana and
Z. m. parviglumis) approximately 10,000 years ago. Molecular analyses suggest that domestication might have
occurred at the Balsas region from parviglumis and subsequent introgression with mexicana might have
allowed maize to adapt to high altitudes. However these analyses have been conducted on unrepresentative
samples and very little is known about the real genetic structure of teosintes, making it difficult to determine
the evolutionary processes associated with domestication and improvement. Since it is crucial to determine the
genetic structure of teosintes populations we conducted a very extensive sampling consisting of 30 populations
with between 10-15 individuals per population in two altitudinal transects. We used the MaizeSNP50
BeadChip from Illumina, which consists of over 36,000 SNPs in teosintes, and geographic and environmental
information to determine the genetic structure of teosintes populations, as well as the factors responsible. Using
Bayescan V2.0 we found over 400 and 250 candidate SNP in parviglumis and mexicana, respectively,
suggesting local adaptation in teosintes populations. In addition we found evidence of isolation by adaptation
and isolation by distance. Our results show that historical and selective processes are responsible for the
genetic differentiation of populations, and according to niche modeling it is possible that local adaptation after
the Last Maximum Glacial might have been responsible for the origin of monophyletic groups within the
teosintes clade. In general our results show the importance of studying selective and demographic processes to
understand the evolution of populations.
Mots-clés
Local Adaptation, Isolation by adaptation, Zea mays parviglumis, Zea mays mexicana
32
Identification de régions génomiques impliquées dans le polymorphisme du
mode de reproduction du puceron du pois
Elsa Call1 , Pierre Nouhaud1, Jean Peccoud1, Lucie Mieuzet1, Anaïs Gouin2, Fabrice Legeai2, Denis Tagu1,
Julie Jaquiéry1 et Jean-Christophe Simon1.
1. INRA, UMR1349 IGEPP, F-35653 Le Rheu, France.
2. INRIA/Irisa - Campus de Beaulieu, F-35042 RENNES Cedex - France * [email protected] 06.74.85.26.76
Résumé
Même si la reproduction sexuée est le mode de reproduction dominant chez les eucaryotes, la perte du sexe
n’est pas un évènement rare. Ce phénomène conduit à la formation de lignées asexuées à partir d’un ancêtre
sexué selon divers mécanismes qui sont méconnus. Les pucerons comprennent non seulement des espèces se
reproduisant de manière exclusivement clonale tandis que d’autres conservent une reproduction sexuée
annuelle, mais également des espèces, comme le puceron du pois Acyrthosiphon pisum, présentant un
polymorphisme du mode de reproduction. Des analyses antérieures, basées sur environ 400 marqueurs
microsatellites et combinant des approches de génétique quantitative et de génétique des populations, ont
montré que la perte du sexe chez le puceron du pois est contrôlée par un faible nombre de régions génomiques.
Ici, nous avons généré et analysé des données de séquençage de pools d’individus issus de population sexuées
et asexuées (« pool-seq ») pour approfondir cette première caractérisation. Grâce à un scan génomique à haute
densité de la différenciation entre populations sexuées et asexuées portant sur environ 1 million de marqueurs
SNPs, nous avons pu montrer l’implication dans la variation du mode de reproduction de trois régions
génomiques de 1.4 Mb (sur les 517 Mb du génome complet du puceron du pois) localisée sur le chromosome X
et contenant 43 gènes. Ces analyses ont permis de restreindre la région potentiellement impliquées dans le
contrôle du phénotype reproducteur à une très faible région du génome et ouvre la voie à des analyses
fonctionnelles sur les gènes candidats identifiés dans cette zone.
Mots-clés
Perte de la reproduction sexuée, parthénogénèse, clonalité, divergence génomique, chromosome X.
33
Conséquences de la sélection sur l’expression des gènes impliqués dans la
transition florale chez le maïs
Maéva Mollion1 , Martine Le Guilloux2, Adrienne Ressayre3, Maud Tenaillon2, Christine Dillmann1
1.
1
Univ. Paris Sud, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Végétale, Ferme du Moulon, F-91109
Gif-sur-Yvette, France
2. 2CNRS, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Végétale, Ferme du Moulon, F-91109 Gif-sur-Yvette,
France
3. 3INRA, UMR 0320/UMR 8120 Génétique Végétale, Ferme du Moulon, F-91109 Gif-sur-Yvette,
France
Résumé
La régulation de l’expression génique joue un rôle clé dans la réponse adaptative des espèces à la sélection.
Nous nous intéressons au déterminisme d’un caractère complexe, celui de la Transition Florale (TF) chez le
maïs. Ce caractère marque une transition importante, de la phase végétative à la phase reproductive, dans le
cycle de vie de la plante. Il est un déterminant clé de son succès reproducteur. Nous avons analysé des données
provenant du séquençage haut-débit d’ARNm (RNA-Seq) de génotypes à floraison précoce et tardive
provenant d’une expérience de sélection divergente menée pendant 13 générations à partir d’une lignée
commerciale de maïs (Durand et al. 2010, 2012). Les méristèmes de ces génotypes ont été prélevés à 4 stades
entourant la TF. L’objectif de notre étude est de caractériser les déterminants génétiques de la réponse à la
sélection par l’identification des gènes différentiellement exprimés entre génotypes précoces et tardifs, et au
cours de la TF. Après une première étape de filtres de qualité, nous avons aligné plus de 20 millions de lectures
sur la séquence du génome de référence (B73). Afin de nous affranchir du problème de redondance inhérent au
génome complexe du maïs, nous avons retenu pour notre analyse les lectures présentant un alignement unique
(15%-40% des lectures). Nous avons ensuite déterminé le niveau d’expression des 39,475 gènes annotés pour
chaque condition (génotype x stade). Nos résultats montrent des différences importantes dans le niveau
d’expression des gènes entre conditions, et permettent de distinguer clairement les génotypes et les 4 stades
grâce à une analyse multivariée. Nous avons effectué des analyses d’expression différentielle en utilisant le
package R Voom et Limma (Law et al., 2014, Smyth, 2005). Nos analyses révèlent 511 gènes
différentiellement exprimés parmi lesquels 18 sont impliqués dans la divergence entre génotypes. Le
regroupement des gènes ayant des profils d’expression similaire met en évidence un regroupement d’abord par
stade (avant/après TF) puis par génotype (précoce et tardif). Nous discuterons de la position de ces gènes à
l’intérieur de réseaux déjà caractérisés et intervenant dans le déterminisme de la TF.
Mots-clés
Maïs, Transition florale, sélection divergente, RNA seq
34
Identification des régions génomiques associées à l'adaptation de Globodera
pallida à la résistance de la pomme de terre
Amandine Juhel , D. Eoche-Bosy, S. Fournet, M.C. Kerlan, E. Grenier and J. Montarry
Résumé
Dans le contexte actuel de diminution de l’usage de produits phytosanitaires, une méthode alternative pour le
contrôle d’un des principaux ravageurs de la pomme de terre, le nématode à kyste Globodera pallida, est
l’utilisation de résistances variétales. Un facteur de résistance prometteur, le QTL GpaVvrn provenant de
Solanum vernei, a été introduit dans différents fonds génétiques de pomme de terre. Une étude phénotypique
visant à étudier la durabilité de cette résistance a constaté un contournement de la résistance par G. pallida en
quelques générations seulement. Ces résultats soulèvent l’hypothèse d’une diversification rapide des régions
génomiques impactées par la sélection lors du contournement de la résistance. Cette hypothèse est explorée
dans cette étude, via la réalisation d’un balayage génomique sur deux populations de G. pallida exposées
expérimentalement pendant huit générations à un génotype de pomme de terre résistant portant le QTL
GpaVvrn et à un génotype sensible témoin. Le balayage génomique, effectué avec 202 marqueurs
microsatellites répartis le long du génome, a permis de mettre en évidence plusieurs loci outliers dans chaque
population, dont un locus commun aux deux populations. Ces résultats nous permettent à présent de disposer
de régions candidates qui seront explorées pour rechercher les gènes impliqués dans l’adaptation au QTL de
résistance GpaVvrn.
Mots-clés
Adaptation, Evolution expérimentale, Genome scan, Marqueurs microsatellites, Sélection positive
35
PPD2014 - mercredi 27/08/14 – Structure des populations et inférences démographiques (2)
Un nouveau cadre phylogénétique et écologique pour démêler les liens
entre patrons et processus évolutifs
Christophe Douady
Université de Lyon UMR5023 Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés Université Lyon
1 ENTPE CNRS 6 rue Raphaël Dubois, 69622 Villeurbanne, France.
Résumé
Les approches scientifiques fondées sur la description et l’interprétation des patrons de biodiversité souffrent
toutes de la même difficulté rencontrée lorsqu’il s’agit de déterminer le ou les mécanismes à l’origine de ces
patrons. En effet, différents mécanismes peuvent in fine produire le même patron. Pour faire face à cette
difficulté, nous avons développé un nouveau cadre phylogénétique et écologique dont les spécificités nous
permettent aujourd’hui d’approcher les mécanismes responsables. Trois exemples sélectionnés parmi trois
niveaux d’organisation biologique sont présentés, à savoir : quels sont les mécanismes responsables de la
diversification biologique ? Quels sont les mécanismes façonnant les aires de répartition géographique ? Quels
sont les mécanismes responsables de l’architecture génomique ?
Mots-clés
Diversification biologique Phylogéographie Evolution génomique Spéléobiologie
36
Effet de la perturbation et des interactions biotiques sur la structure
génétique fine chez Nothofagus pumilio en Patagonie chilienne
Irène Till–Bottraud1, 2 , Cristian Torres–Díaz3, Alex Fajardo4
1. Univ. Grenoble Alpes, Laboratoire d’Ecologie Alpine (LECA), F–38000 Grenoble, France
2. CNRS, LECA, CNRS F–38000 Grenoble, France
3. Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia (CIEP) Conicyt–Regional R10C1003,
Universidad Austral de Chile, Camino Baguales s/n, Coyhaique 5951601, Chile
4. Laboratorio de Genómica y Biodiversidad, Departamento de Ciencias Básicas, Universidad del Bío
Bío, Casilla 447, Chillán, Chile
Résumé
Nous avons étudié la structure génétique fine de forêts de Nothofagus pumilio (forêts matures et forêts de
recolonisation secondaire après incendie) en Patagonie chilienne. Ces forêts sont monospécifiques avec
quelques espèces de sous-bois et quelques herbacées. Les interactions biotiques sont supposées très intenses
dans les phases d’éclaircissage lors de la régénération des forêts, en particulier la compétition (la théorie de la
niche est basée sur l’idée que plus les niches de 2 individus sont similaires plus la compétition entre eux sera
forte). Cependant, à la lisière de la forêt secondaire, les arbres fusionnent à la suite d’une facilitation entre
juvéniles contre la dessiccation par le vent. L’hypothèse que nous cherchons à tester est que la compétition
intra-spécifique génère un apparentement faible entre proche voisins (théorie de la niche) et que la facilitation
génère un apparentement fort (sélection de parentèle). Dans les forêts matures, la régénération par chablis
entraîne un apparentement entre individus proches (autocorrélation génétique significative due à une
dispersion limitée des graines), sauf entre voisins immédiats, indiquant de la compétition entre ces individus.
Dans les forêts secondaires, un apparentement à courte distance suggère une recolonisation à partir de
survivants isolés et non une recolonisation homogène à partir de la forêt non touchée par le feu. Dans cette
forêt, les voisins immédiats sont aussi non significativement apparentés, suggérant de la compétition. A la
lisière, les arbres fusionnés sont très fortement apparentés (plus que 0.25, la valeur pour des ½ frères-sœurs)
suggérant un très fort effet de facilitation sur la structure génétique. Notre hypothèse est que la fusion ne peut se
faire qu’entre individus apparentés (sélection de parentèle).
Mots-clés
compétition et facilitation intraspécifiques - microsatellites - régénération
37
Signature génétique du système de parenté en asie du sud-est
L.Y. Goki 1 , Romain Laurent2 Sophie Lafosse3, Samuel Pavard3, Raphaëlle Chaix3
1. ENS de Lyon
2. Population genetics group, Department of Evolutionary Genetics, Max Planck Institute for
Evolutionary Anthropology, Leipzig, Germany
3. Laboratoire d’uneco-Anthropologie et Ethnobiologie, UMR 7206, Museum National d’Histoire
Naturelle–Centre National de la Recherche Scientifique–Universite´ Paris 7 Diderot, Paris, France
Résumé
Moins mise en avant que sa contrepartie biologique, la composante culturelle de l’évolution humaine a
pourtant une grande importance : les sociétés humaines développent de nouvelles technologies, modifient leur
régime alimentaire, contrôlent leur reproduction, établissent des normes sociales complexes…L’étude de
l’interaction entre ces deux facettes – biologique et culturelle – de l’évolution connaît un succès grandissant, et
leur intrication devient claire. En particulier, le système de parenté est un sujet à l’importance croissante en
génétique des populations. En effet, il détermine, où, quand et avec qui les individus se reproduisent et élèvent
leur progéniture, ce qui influe sur la transmission de leur gènes. Le système de parenté est composé de trois
grandes règles. La règle de filiation définit à quels groupes de parenté les enfants seront affiliés : au groupe de
parenté du père dans le cas d’une filiation patrilinéaire, de la mère dans le cas d’une filiation matrilinéaire, et
des deux dans le cas d’une filiation cognatique. La règle d’alliance détermine le choix du conjoint (par exemple
favorisant ou interdisant les mariages entre cousins). Enfin, la règle de résidence indique le lieu d’installation
du couple après le mariage. Le grand nombre de combinaisons possibles de ces trois règles entraîne une
diversité importante de systèmes de parenté, largement décrite par les ethnologues. L’objectif de cette étude est
d’évaluer l’impact de ces systèmes de parenté sur l’évolution de la diversité génétique autosomale des
populations humaines. En particulier, nous avons analysé la distribution de la taille des segments
d’homozygotie (runs of homozygosity, ROH) chez des groupes ethniques du Sud-Est partageant un même
mode de vie mais ayant des systèmes de parenté différents (patrilinéaire, matrilinéaire, cognatique, avec des
règles de résidence et d’alliance variées). Les ROHs sont généralement considérés comme reflétant l’histoire
démographique des populations ainsi que la pratique de mariages consanguins. Notre analyse a notamment mis
en évidence que les individus appartenant aux groupes ethniques matrilinéaires ont des ROHs plus longs que
les individus appartenant aux groupes patrilinéaires, lorsque nous restreignons l’analyse au ROHs d’une
longueur supérieure à 1,5Mb. Cette différence s’applique en partie par le fait que les populations matrilinéaires
se marient plus souvent à l’intérieur de leur village que les patrilinéaires, comme l’a montré notre analyse des
données démographiques. Cette étude suggère donc que le système de parenté, et notamment les règles de
filiation, pourraient jouer un rôle dans l’évolution génétique des populations humaines.
1. Chaix, R., F. Austerlitz, T. Khegay, S. Jacquesson, M. F. Hammer, E. Heyer,and L. Quintana-Murci (2004). The
genetic or mythical ancestry of descent groups:lessons from the Y chromosome. American journal of human genetics
75 (6), 1113–6.
2. Chaix, R., L. Quintana-Murci, T. Hegay, M. F. Hammer, Z. Mobasher, F. Austerlitz, and E. Heyer (2007). From social
to genetic structures in central Asia. Current Biology 17 (1), 43–48.
3. Kirin, M., R. McQuillan, C. S. Franklin, H. Campbell, P. M. McKeigue, and J. F. Wilson (2010). Genomic runs of
homozygosity record population history andconsanguinity. PloS One 5 (11), e13996.
4. McQuillan, R. and A. Leutenegger (2008). Runs of homozygosity in European populations. The American Journal of
Human Genetics 83, 359–372.
5. Pemberton, T. J., D. Absher, M. W. Feldman, R. M. Myers, N. A. Rosenberg, and J. Z. Li (2012). Genomic patterns of
homozygosity in worldwide human populations. American Journal of Human Genetics 91 (2), 275–92.
6. The International HapMap Consortium (2007). A second generation human haplotype map of over 3.1 million SNPs.
Nature 449 (7164), 851–61.
Mots-clés
Organisation sociale, système de parenté, run d’homozygotie, histoire démographique
38
Processus de spéciation chez Silene nutans mis en évidence par une
approche phylogéographique
Hélène Martin1 , Pascal Touzet1, Fabienne Van Rossum2, Jean-François Arnaud1
1. Laboratoire de Génétique et Evolution des Populations Végétales, UMR CNRS 8198, Université Lille
1, France
2. Jardin Botanique National de Belgique, Meise, Belgique
Résumé
La diversité des espèces actuelles et leurs distributions géographiques sont fortement corrélées aux facteurs
écologiques (passés et récents) ainsi qu’à leurs histoires démographiques. Etudier les facteurs qui contribuent à
la divergence génétique des populations et à son maintien au sein d’une espèce est une question centrale en
écologie et en évolution. La présente étude a pour objectif de retracer l’histoire des populations de Silene
nutans (Caryophyllaceae), une espèce herbacée pérenne. Pour ce faire, nous avons décrit la diversité
cytoplasmique et nucléaire à partir de 13 locus microsatellites et 6 SNP chloroplastiques sur 111 populations
d’europe de l’ouest. Nous avons pu ainsi mettre en évidence 1) quatre lignées chloroplastiques principales avec
un polymorphisme quasi-nul à l’échelle de la population 2) une diversité génétique nucléaire reflétant
l’identité chloroplastique des populations 3) des patrons phylogéographiques qui séparent ces quatre lignées
nucléo-chloroplastiques en deux groupes évolutifs distincts sans détecter d’évènements d’hybridation en zone
de sympatrie. Cette étude a, de plus, montré des patrons distincts de recolonisation post-glaciaire entre ces deux
lignées évolutives. L’absence de détection d’évènements d’hybridation entre lignées, associée à des
croisements expérimentaux en serre, suggère la présence de deux espèces cryptiques au sein de Silene nutans.
1.
2.
3.
Van Rossum F, Vekemans X, Meerts, Gratia E, & Lefèbvre C, 1997 Allozyme variation in relation to ecotypic
differentiation and population size in marginal populations of Silene nutans. Heredity 78, 554-560
Van Rossum F, De Bilde J & Lefèbvre C, 1996 Barriers to hybridization in calcicolous and silicicolous populations of
Silene nutans from Belguim. Belgian Journal of Botany 129, 13-18
Godé C, Touzet P, Martin H, Lahiani E, Delph LF, Arnaud JF, soumis. Characterization of 24 polymorphic
microsatellite markers for Silene nutans, a gynodioecious-gynomonoecious species, and cross-species amplification in
other Silene species
Mots-clés
Phylogéographie, Silene nutans, microsatellites, SNP, croisements, spéciation
39
BayeScEnv: A new Fst-based method to uncover local adaptation using
environmental variables
Pierre de Villemereuil1 , Oscar E. Gaggiotti2
1. Université Joseph Fourier, Centre National de la Recherche Scientifique, LECA, UMR 5553, 2233 rue
de la piscine, 38400 Saint Martin d’hyères
2. Scottish Oceans Institute, University of St AndrewsFife, KY16 8LB, United Kingdom
Résumé
Genome scan methods, which aim at detecting selection using dense genotypic markers, can be separated into
two distinct families: (i) Fst-based methods that detect outlier loci based on Fst distributions and, (ii)
Environmental methods that detect significant correlations between environmental factors and allele
frequencies. Because no method of the first family takes advantage of environmental information, we decided to
develop a new method that combine two existing Bayesian approaches, BayeScan (Foll & Gaggiotti, 2008) and
GESTE (Foll & Gaggiotti 2006). This method aims at revealing signatures of local adaptation by explaining
locus-specific patterns of genetic differentiation in terms of environmental “differentiation”. Just as BayeScan, it
is based on the F-model (Gaggiotti & Foll, 2010), but unlike it, BayeScEnv explicitly models local adaptation in
order to distinguish it from spurious locus-specific effects (high mutation rate, background selection). A
simulation study shows that BayeScEnv has a lower False Discovery Rate than BayeScan, although it has a lower
power. Overall, it represents a better compromise between false positives and power than its predecessor. We
illustrate the use of this new method with an application to a Human Single Nucleotide Polymorphism (SNP)
dataset, focusing on adaptation to high elevation. The comparative interest of each method in then discussed in
the conclusion.
1.
Foll, M. & Gaggiotti, O. Identifying the Environmental Factors That Determine the Genetic Structure of Populations.
Genetics 174, 875 –891 (2006).
Foll, M. & Gaggiotti, O. A Genome-Scan Method to Identify Selected Loci Appropriate for Both Dominant and
Codominant Markers: A Bayesian Perspective. Genetics 180, 977 –993 (2008).
Gaggiotti, O. E. & Foll, M. Quantifying population structure using the F-model. Molecular Ecology Resources 10,
821–830 (2010).
De Villemereuil, P., Frichot, E., Bazin, E., François, O. & Gaggiotti, O. E. Genome scan methods against more
complex models: when and how much should we trust them? Mol Ecol 23, 2006–2019 (2014).
2.
3.
4.
Mots-clés
Statistical genetics, genome scan, adaptation
40
Inferring demography and selection with NGS data
Vitor C. Sousa
CMPG, Institute of Ecology and Evolution, University of Bern Laurent Excoffier - CMPG, Institute of
Ecology and Evolution, University of Bern
Résumé
The study of natural populations has been revolutionized by Next Generation Sequencing (NGS), which
enables us to obtain genome-wide data from multiple individuals and populations. Such data hold the
potential to resolve questions about the evolutionary history of a given species, namely to disentangle the
roles of demography and selection. However, current NGS data are associated with high levels of
uncertainty, due to sequencing, mapping, and genotype calling errors, especially for the low coverage
datasets usually available for non-model organisms. Ignoring such errors might affect downstream analyses,
such as genetic Principal Component Analysis (PCA) and FST. I will describe an approach to study
population structure based on Principal Coordinate Analysis (PCoA), which integrates genotype-call
uncertainty by using allele frequencies weighted by the genotype likelihoods. I will also present a flexible
composite likelihood method based on the site frequency spectrum (SFS) that allows us to test alternative
demographic scenarios and infer relevant parameters under complex models. I will exemplify and discuss the
application of these methods to reconstruct human demographic history and to study the genetic basis of coat
colour adaptations in deer mice (Peromyscus maniculatus).
Mots-clés
Population structure, Demographic history, Natural selection, Next Generation Sequencing
41
Liens génétique’ ?'environnement-croissance et phylogéographie
Peuplier faux-tremble (Populus tremuloïdes) au Canada
du
Mathieu Latutrie1,2 , Pierre Mérian1,2,3, Sandrine Picq1,2, Yves Bergeron1,2 et Francine Tremblay1,2
1. NSERC-UQAT-UQAM Industrial Chair in Sustainable Forest Management, Université du Québec en
Abitibi-Témiscamingue, 445 boul. de l’Université, Rouyn-Noranda, QC J9X5E4, Canada
2. Centre for Forest Research, Université du Québec à Montréal, PO Box 8888, Centre-Ville Station,
Montréal, QC H3C3P8, Canada
3. Université du Québec en Outaouais, Département des sciences sociales and Institut des Sciences de
la Forêt tempérée, 58 rue Principale, Ripon, QC J0V1V0, Canada
Résumé
Le peuplier faux-tremble est l’espèce possédant la plus vaste aire de répartition en Amérique du Nord, allant
de Terre-Neuve à l’Alaska et au Mexique. La diversité et la structure génétique des espèces arborescentes,
dont le peuplier faux-tremble, sont modulées à la fois par des facteurs historiques tels que les migrations et les
flux géniques suite à la recolonisation postglaciaire et par des facteurs environnementaux comme les
perturbations naturelles (climat, sècheresse, insectes). La variation de ces différents facteurs contribue à
modifier la répartition spatiale de la diversité génétique de cette espèce à l’échelle du paysage. Les variations
de la structure génétique peuvent, jouer un rôle dans la réponse de croissance de cette espèce face aux
conditions environnementales. Nous avons échantillonné des peuplements de peuplier faux-tremble afin i)
d’évaluer les liens entre la croissance et les facteurs génétiques et environnementaux suivant un gradient
Est-Ouest de précipitations (22 sites,) en forêt boréale ii) d’analyser les patrons phylogéographiques du
nord-ouest de l’Amérique du Nord suivant un axe allant de l’Alaska aux prairies canadiennes (35 sites).
L’étude moléculaire a été effectuée à l’aide basée de marqueurs microsatellites (7 à 12). En ce qui a trait aux
relations génétique-environnement et croissance, nos résultats tendant à démontrer que la génétique joue un
rôle plus important que le les facteurs abiotiques (p. Ex climat). Cependant, le principal facteur influençant
expliquant les variations de croissance interannuelle sont les facteurs abiotiques pris en compte ici par les
effets de la défoliation par la livrée des forêts. L’étude phylogéographique vise à vérifier si la Béringie et le «
corridor sans glace » au pied des rocheuses canadiennes (Alberta) sont des refuges glaciaires de peuplier
faux-tremble. Les données sont présentement en cours d’analyse.
1.
2.
3.
4.
Callahan CM, Rowe CA, Ryel RJ, Shaw JD, Madritch MD, Mock KE. 2013. Continental-scale assessment of genetic
diversity and population structure in quaking aspen (Populus tremuloides). Journal of Biogeography 40: 1780-1791.
Hogg EH, Brandt JP, Kochtubajda B. 2005. Factors affecting interannual variation in growth of western Canadian aspen
forests during 1951-2000. Canadian Journal of Forest Research 35: 610-622.
Jelinski DE, Cheliak WM. 1992. Genetic diversity and spatial subdivision of Populus tremuloides (Salicaceae) in a
heterogeneous landscape. American Journal of Botany 79: 728-736.
Namroud MC, Park A, Tremblay F, Bergeron Y. 2005. Clonal and spatial genetic structures of aspen (Populus
tremuloides Michx.). Molecular Ecology 14: 2969-2980.
Mots-clés
phylogéographie, perturbations, croissance, continent Nord Américain
42
Structure des populations, connectivité et impact de l’aquaculture sur un
bivalve exploité, la coquille Saint-Jacques : étude de génétique des
populations
Romain Morvezen1 , Grégory Charrier1*, Pierre Boudry2, Laurent Chauvaud1, Florian Breton3 Øivind
Strand4, Jean Laroche1.
1. Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin, Institut Universitaire Européen de la Mer, rue
Dumont d’Urville, Technopôle Brest-Iroise, 29280 Plouzané, France.
2. Ifremer, Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin, Centre de Bretagne, CS 10070, 29280
Plouzané, France.
3. Écloserie du Tinduff, 148 rue de l’écloserie, Port du Tinduff, 29470 Plougastel-Daoulas.4 Institute of
Marine Research (IMR), Bergen, Norway
Résumé
La structure génétique des populations de coquille Saint Jacques (Pecten maximus) n’a été que partiellement
explorée, malgré son importance économique les travaux disponibles sur cette espèce ciblant principalement
l’analyse des traits phénotypiques et l’estimation de la connectivité entre les populations. Il est donc
particulièrement pertinent de mener une étude de génétique de populations pour cette espèce, sur l’ensemble de
son aire de répartition. Ce travail a été abordé par l’analyse de 12 marqueurs microsatellites sur 14 populations
(réparties de la Norvège à l’Espagne) et sur une population méditerranéenne de P. jacobaeus (espèce
phylogénétiquement proche). Deux groupes ont été identifiés: le premier le long des Côtes Norvégiennes, et le
second s’étendant de l’Espagne à la Grande-Bretagne, incluant les Côtes Françaises et Anglo-saxonnes. Cette
structure génétique est visiblement en cohérence avec les deux unités phénotypiquement distinctes identifiées
par Chauvaud et al.1. Elle peut s’expliquer par une combinaison de l’histoire récente de l’espèce et de la
connectivité entre les populations. Le maintien de la structuration spatiale en deux clusters pourrait s’expliquer
par la fosse norvégienne à l’Est de la mer du Nord, barrière possible au flux de gènes. De plus, les potentialités
de dispersion importante de l’espèce pourraient expliquer la faible structuration à l’intérieur de chaque cluster,
malgré une isolation par la distance significative pour le cluster norvégien.
1.
Chauvaud, L., Patry, Y., Jolivet, A., Cam, E., Le Goff, C., Strand, O., Charrier, G., Thebault, J., Lazure, P., Gotthard,
K., Clavier, J., 2012. Variation in Size and Growth of the Great Scallop Pecten maximus along a Latitudinal Gradient.
PloS One 7, e37717.
Mots-clés
Génétique de population, Pecten, microsatellite, aquaculture
43
Diversité génétique et résistance aux insecticides chez le puceron vert du
pêcher Myzus persicae
Cécile Capderrey1 , Séverine Fontaine1, Clara Rohrlich1, Annie Micoud 1, Jean-Christophe Simon2, Lise Roy3,1
1.
2.
Anses – Unité résistance aux produits phytosanitaires. 31 Avenue Tony Garnier – 69364 LYON Cedex 07, France
INRA, UMR 1349 INRA/Agrocampus Ouest, Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes
(IGEPP), BP 35327 Le Rheu Cedex France.
UMR 5175 Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive – Ecologie des Arthropodes et Changements Globaux –
Université Paul Valéry Montpellier III. Route de Mende – 34199 Montpellier Cedex 5.
3.
Résumé
De nombreux bioagresseurs des cultures développent des résistances aux nouvelles molécules des produits
phytosanitaires auxquels ils sont exposés. Le puceron Myzus persicae présente une stratégie de reproduction
particulière impliquant l’alternance d’une génération sexuée annuelle sur son hôte primaire (pêcher), et de
plusieurs dizaines de générations par parthénogénèse sur des hôtes secondaires (plus de 400 espèces hôtes
réparties dans 40 familles de plantes). Le caractère hautement polyphage de ce puceron, ainsi que ses fortes
capacités de dispersion par voie aérienne, associés aux multiples générations asexuées permettent, après
sélection par une ou des molécules insecticides, l’amplification rapide des génotypes résistants. La pression de
sélection diffère selon la filière agricole, les molécules autorisées et la durée d’utilisation. Myzus persicae a
développé successivement des résistances de haut niveau aux pyréthrinoides et carbamates (familles
d’insecticides employées depuis plusieurs décennies), puis aux néonicotinoides, utilisés plus récemment. Mieux
comprendre la dynamique spatio-temporelle de ces résistances permettrait d’améliorer leur gestion. Cette étude
vise à caractériser la structuration génétique spatiale neutre et sous sélection des populations de Myzus persicae
se développant sur des hôtes différents, dans le but d’évaluer l’importance relative du type d’hôte (primaire ou
secondaire) et de la distance géographique comme facteurs de structuration. A l’échelle de la région Rhône
Alpes, dans une dizaine de sites, des couples de parcelles de colza (hôte secondaire) et de pêcher (hôte primaire)
ont fait l’objet de prélèvements de pucerons à l’automne 2013 et au printemps 2014. En complément, divers
hôtes secondaires ont été échantillonnés (tabac, tomate, pomme de terre). Sur hôtes primaires et secondaires, les
structures génétiques neutres (génotypes microsatellites) et de résistance (recherche des mutations R81T,
M918L et S431F, induisant respectivement des résistances aux néonicotinoïdes, pyréthrinoïdes et carbamates)
ont été établies. Comme attendu, la diversité génétique et génotypique est élevée sur pêcher (G/N = 0,84) et très
fortement réduite sur colza (G/N = 0,08). Grâce à des résultats d’études antérieures et à des données récoltées
dans le cadre de plans de surveillance, il apparaît qu’unentre 2001 et 2009, sur colza, plusieurs génotypes
multilocus sont associés à un génotype de résistance intégrant M918L et S431F (deux loci indépendants).
Actuellement, un génotype multilocus parmi ceux apparus récemment supplante les autres sur cultures de colza.
Par ailleurs, l’allèle R81T est absent sur colza mais présente une fréquence de 0,3 sur pêcher sur Rhône Alpes.
1.
Bass C., Puinean A.M., Andrews M., Cutler P., Daniels M., Elias J. et al. 2011. Mutation of a nicotinic acetylcholine
receptor 1 subunit is associated with resistance to neonicotinoid insecticides in the aphid Myzus persicae. BMC
Neuroscience 12:51
Bass C., Puinean M ., Zimmer C. T., Denholm I., Field L. M., Foster S. P., Gutbord O., Nauen R., Slater R., Williamson
M. S. 2014. The evolution of insecticide resistance in the peach potato aphid, Myzus persicae. Insect Biochemistry and
Molecular Biology. 11
Fontaine S., Caddoux L., Brazier C., Bertho C., Bertolla P., Micoud A., Roy L. 2011. Uncommon associations in target
resistance among French populations of Myzus persicae from oilseed rape crops. Pest Management Science 67:881-885
Guillemaud T., Mieuzet L., Simon J.-C. 2003. Spatial and temporal genetic variability in French populations of the
peach-potato aphid, Myzus persicae. Heredity 91: 143-152.
Roy L., Fontaine S. Caddoux L., Micoud A., Simon J-C. 2013. Dramatic changes in the genotypic frequencies of target
insecticide resistance in french populations of Myzus persicae (Hemiptera Aphididae) over the last decade. Insecticide
Resistance and Resistance Management, 106, 1838-1847
Zamoum T., Simon J.-C., Crochard D., Ballanger Y., Lapchin L., Vanlerberghe-Masutti F., Guillemaud T., 2005 – Does
insecticide resistance alone account for the low genetic variability of asexually reproducing populations of the
peach-potato aphid Myzus persicae? Heredity, 94, 630- 639
2.
3.
4.
5.
6.
Mots-clés
diversité génétique, résistances, microsatellites, mutations cibles, insecticides, pucerons
44
Diversité spécifique des levures dans des levains naturels français
Charlotte Urien1 , Lucie Huyghe1, Judith Legrand2 et Delphine Sicard2,3
1. INRA, UMR 0320 / UMR 8120 Génétique Végétale, F-91190 Gif-sur-Yvette, France
2. Univ Paris-Sud,
UMR0320/UMR 8120 Génétique Végétale, F-91190 Gif-sur-Yvette, France
3. INRA, UMR 1083 Sciences pour l’œnologie, 34060 Montpellier cedex 02, France
Résumé
Le pain levé, consommé quotidiennement par plus de 80% des Français et produit à travers le monde, est
apparu il y a plus de 5 600 ans. Le levain, mélange fermenté de farine et d’eau, contient une communauté
microbienne composée de levures et de bactéries lactiques. Malgré leur rôle crucial pour les flaveurs et la levée
de la pâte, la diversité des levures des levains français, qui plus est des levains français produit avec de la farine
issue de l’agriculture Biologique, n’a jamais été décrite. Nous avons étudié la composition des communautés
de levures de 21 levains provenant de 14 boulangeries produisant du pain issu de l’agriculture Biologique. La
densité totale des levures de chaque échantillon se situe entre 5 et 7 log10 UFC/g de levain. Sur les neuf espèces
identifiées, cinq appartiennent au clade des Kazachstania, le clade voisin du clade des Saccharomyces sensu
stricto. L’espèce de levure dominante change selon les boulangeries. Deux espèces (K. bulderi et Candida
carpophila) ont pour la première fois été identifiées dans des produits de panification. L’espèce
Saccharomyces cerevisiae, communément utilisée dans l’industrie boulangère, a été identifiée dans six levains
et dominait le microbiote de deux levains. La diversité intra-population des souches de S. cerevisiae isolées de
chaque levain varie d’un boulanger à un autre et peut être associée aux relations sociales entre boulangers. De
plus, les souches de boulangerie, identifiées comme S. cerevisiae, provenant aussi bien de levains naturels que
de l’industrie sont majoritairement autotétraploïdes, en isolement reproducteur avec les souches S. cerevisiae
diploïdes. En conclusion, nos résultats montrent que le milieu de la boulangerie, en France, accueille une
richesse spécifique originale de levure, préférentiellement représentée par des espèces du clade des
Kazachstania et une nouvelle espèce du clade des Saccharomyces sensu stricto, qui est autotétraploide et serait
issue de l’hybridation entre différentes souches de S. cerevisiae.
Mots-clés
communautés microbiennes, Kazachstania, autotétraploïdie
45
Inference of selection using haplotype and LD-based methods
Angeles de Cara
and Frederic Austerlitz
1. Laboratoire d’Eco-anthropologie et Ethnobiologie, UMR 7206 CNRS/MNHN/Universite Paris 7,
Museum national d’Histoire Naturelle, F-75231 Paris France
Résumé
The fast-growing amount of genome-wide polymorphism data available has led to considerable efforts for
developing methods to detect the footprints of natural selection at the molecular level. Finding regions under
selection is one of the first steps to understand the processes of adaptation and speciation. Our ability to detect
selection at the molecular level depends critically on the type of data available and on the robustness of the
methods to the underlying assumptions. Several commonly used methods consist in looking for FST outlier loci,
which are considered to be under selection. However, it has been shown that these methods fail to clearly identify
loci under weak selection. Conversely, some neutral markers can be inferred to be under selection (false
positives). We study here the efficiency of several recent haplotype and LD-based methods (iHS by Voight et al
2006, nSL by Ferrer-Admetlla et al 2014 and the LD-based Zns by Kelly 1997) to infer selection on simulated
data where we perform artificial selection on a polygenic trait under several genetic architectures. We compare
these within-population tests with between-population tests like Fst and Rsb (Tang et al 2007) performed
between the selected and the unselected base population.
1.
2.
3.
4.
Ferrer-Admetlla et al. (2014), Mol Biol Evol 31: 1275-1291
Kelly (1997), Genetics 146: 1197-1206
Tang et al. (2007), Plos Biol 7: e171
Voight et al. (2006), Plos Biol 4: e72
Mots-clés
inference, selection, haplotype, linkage disequilibrium, polygenic trait
46
PPD2014 – jeudi 28/08/14 – Spéciation et hybridation
Speciation as a question of smell and taste
Carole Smadja
Résumé
Chemical recognition is commonly involved in some aspects of premating isolation. This made us hypothesize
for a role of chemosensory genes, and in particular chemoreceptors, in speciation. I will present work I have
been carrying out on the pea aphid and the house mouse which tests for a role of these candidate multigene
families by means of exploring their level of sequence, expression and structural variation in the genomes of
diverging taxa. In the pea aphid, targeted resequencing allowed us to explore sequence and structural variation.
We evidence that odorant and gustatory receptors show some sign of divergence under selection and very
striking patterns of copy number variation within host races and divergence in copy number among races. In
the house mouse, we applied RNAseq methods to investigate differential gene expression among diverging
populations, targeting more specifically genes expressed in the mouse vomeronasal organ known to play a key
role in pheromone recognition in most vertebrate species.
Mots-clés
Spéciation, flux de gènes, génomique, olfaction
47
Propithecus coronatus (Milne-Edwards, 1871): Speciation and conservation
perspectives according to the inter- and intra-specific genetic variability of
the mitochondrial HV-1 region
Françoise Bayart, Gabriele Maria Sgarlata
Résumé
Madagascar est caractérisée par un important taux d’endémisme et par sa biodiversité, à cause de 1) son
isolement de longue durée de l’Afrique et de l’Inde (respectivement, 150 et 90 millions d nées), 2) sa
grande diversité climatique (il y a environ huit zones climatiques).Les Lémuriens sont parmi les espèces les
plus intéressantes de Madagascar. Leur diversité est assez élevée et égale à celle des primates anthropoïdes
d ie, d’Afrique ou d’Amérique du Sud. Il n’a pas un large consensus sur la classification phylogénétique des
lémuriens et, dans les dernières années, certains d’être eux sont classés comme espèces ou comme
sous-espèces menant à 5 familles, 15 génères, et 99 espèces et sous-espèces. Ce rapport de recherche porte
sur la variabilité génétique de la région hypervariable 1 (HVR-1) de l’ADN mitochondrial de Propithecus
coronatus (Famille: Indriidae), une espèce en voie d’extinction, vivant dans un habitat très fragmenté. En
analysant 125 séquences différentes, la première estimation de sa variabilité génétique intraspécifique a été
obtenue. Les séquences ont été obtenues à partir d’une zone d’environ 1600 km2, correspondant à la région
dans laquelle des estimations de densité ont eté réalisées précédemment 1. L’ADN analysé a été extrait à
partir de matières fécales, une des méthodes non-invasives indiquée pour les espèces en voie de disparition.
Il doit être souligné que, en dépit d’une répartition géographique beaucoup plus grande, toutes les enquêtes
disponibles sur P. coronatus ont été menées dans cette région. Très peu d’échantillons génétiques sont
disponibles à partir d’autres régions, donc notre étude est considerée actuellement comme la meilleure
procuration de l’entière variabilité génétique de P. coronatus. L’intérêt porté pour P. coronatus est lié, en
outre, à son étonnante densité de population dans un fragment forestier (Badrala Forêt), situé dans la Station
Forestière à Usages Multiples de Antrema, géré par le Projet bio-culturel d trema en coopération avec le
Muséum National d’histoire Naturelle de Paris. L’estimation de la variabilité génétique dans cette Station
était nécessaire dans le cadre des futures politiques de conservation, en concertation avec le peuple local.
Les différentes analyses suggèrent 1) une très faible différenciation intraspécifique et 2) remettent en
question la classification taxonomique de P. coronatus, comme espèce, suite à une comparaison avec 54
séquences HVR-1 de Propitechus sp. obtenues dans la base de données génétiques publique. En fait,
l’analyse phylogénétique regroupe P. coronatus, et P. deckenii et P.verreauxi dans un même clade.
1.
2.
3.
4.
Salmona J, Rasolondraibe E, Jan F, Besolo A, Rakotoarisoa H, Meyler1, Sébastien Wohlhauser3, Rabarivola C and L
Chikhi. (2013). Conservation Status and Abundance of the Crowned Sifaka (Propithecus coronatus) Primate
Conservation 2013
Pichon C, Tarnaud L, Bayart F, Hladik A, Hladik C M, Simmen B. (2010).Feeding ecology of the crowned sifaka
(Propithecus coronatus) in a coastal dry forest in northwest Madagascar (SFUM, Antrema). Lemur News 2010
Mittermeier R A, Ganzhorn J U, Konstant W R, Glander K, Tattersall I, Groves C P, Rylands A B, Hapke A,
Ratsimbazafy J, Mayor M I, Louis Jr. E E, Rumpler Y, Schwitzer C & Rodin M Rasoloarison. (2008). Lemur
Diversity in Madagascar. Int. J. Primatol. 29 (6): 1607-1658.
Rumpler Y, M. Hauwy, J. L. Fausser, C. Roos, A. Zaramody, N. Andriaholinirina et D. Zinner, « Comparing
chromosomal and mitochondrial phylogenies of the Indriidae (Primates, Lemuriformes) », Chromosome research,
vol.19, no 2, 2011, p.209-224
Mots-clés
P. coronatus, Conservation, Mitochondrial HVR-1, Intraspecific variabilité
48
Quelle est l’'importance de la migration au cours du processus de spéciation
dans la nature ?
Camille Roux , Yoann Anciaux, Nathan Alary, Aude Darracq, Christelle Fraisse, Vincent Castric, Xavier
Vekemans, Nicolas Bierne et Nicolas Galtier
Résumé
L’évolution possible d’isolement reproducteur entre deux populations connectées par des échanges de gènes a
été le sujet d’une longue controverse en biologie. Son modèle alternatif, d’abord proposé par Bateson puis plus
tard par Dobzhansky et Muller au début des années 1930, décrit des accumulations de barrières reproductives
impliquées dans la stérilité ou la non-viabilité des hybrides pour deux espèces géographiquement isolées.
Malgré la robustesse de ce modèle et son indépendance vis-à-vis de la sélection naturelle, un grand nombre de
modèles théoriques démontrent qu’une évolution divergente est possible entre deux populations échangeant
des migrants selon certaines conditions particulières. Ainsi, la prédominance du scénario allopatrique dans la
nature reste une variable inconnue. À partir de données de séquences déjà disponibles et nouvellement
obtenues pour des couples d’espèces proches dans les différents règnes du vivant, nous testons l’importance de
la spéciation avec flux de gènes ainsi que la dynamique d’accumulation de barrières des espèces dans les
génomes.
Mots-clés
Spéciation, Introgression, Sélection Naturelle, Simulation
49
Asymmetric mate preference contributes to reproductive isolation in a pair
of co-mimic sister-species of Heliconius
Claire Mérot1
Brigitte Frérot2 Mathieu Joron3
1. Isyeb UMR 7205, MNHN
2. PISC UMR 1272, INRA
3. Isyeb UMR 7205, MNHN
Résumé
When speciation occurs in sympatry due to natural selection and the accumulation of divergent ecological
traits, maintaining isolation in the face of gene flow implies the evolution of strong reproductive barriers.
Heliconius butterflies exhibit bright colourful wing patterns called “multiple-effect traits” because they are
involved in mate recognition and in divergent selection for Müllerian mimicry. Strong sexual selection based
on this trait has been shown in many species of Heliconius and is the strongest isolating process between
several pairs of sister-species. However, what happens when sister-species of Heliconius are sympatric and
mimic each other? We might predict that wing pattern similarity due to mimicry should interfere with
assortative mating and the speciation process. Here, we address this question by examining sexual preferences
between two closely-related species, Heliconius timareta thelxinoe and its co-mimic H. melpomene amaryllis.
Those two species hybridize at a low frequency in natural conditions and hetero-specific matings remain
occasional in captive populations. To understand the processes underlying assortative mating, we conducted
mate-choice experiments and demonstrated asymmetry in partner choice. H. timareta males approach but do
not court hetero-specific virgin females, implying that proximal cues such as female pheromones are involved
in their choice. On the contrary, H. melpomene males court both species equally but rarely achieve mating with
timareta females. This suggests that female choice would prevent hetero-specific mating in this direction.
Further analyses revealed differences in chemical components between species. We also explored sexual
selection against hybrids and backcrosses, which may contribute to reproductive isolation between species, and
showed an asymmetry in their mating success. Such asymmetry would imply that one direction of gene flow is
easier, a relevant parameter to understand adaptive introgression in this clade.
1.
Mérot C., Mavarez J., Evin A., Dasmahapatra K., Mallet J., Lamas G., Joron M. 2013.Genetic differentiation without
mimicry shift in a pair of hybridizing Heliconius species (Lepidoptera Nymphalidae).Biological Journal of the Linnean
Society. 109. 830-847
Mots-clés
Speciation - Butterflies - Hybridization - Mate choice - Pheromones
50
Ecological speciation in an insect used in biological control
Laure Kaiser-Arnaud1,4 , Bruno Le Ru1, 2, Férial Kaoula1, Corentin Paillusson3, Claire Capdevielle-Dulac1,
Julius Obonyo2, Elisabeth Herniou3, Séverine Jancek 3, Antoine Branca1,5, Jean-François Silvain1, Stéphane
Dupas1
1. Laboratoire Evolution, Génome et Spéciation (Univ Paris-Sud, CNRS UR9034 and IRD UR72) groupe
Diversité, Ecologie et Evolution des Insectes Tropicaux 1 Avenue de la Terrasse, 91198
Gif-sur-Yvette Cedex, France. [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected]
2. ICIPE- African Insect Science for Food and Health Duduville Campus, Kasarani P.O. Box 30772
-00100, Nairobi, [email protected], [email protected]
3. Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte (IRBI, UMR CNRS 6035) Université François
Rabelais, Faculté des Sciences, Parc Grandmont, 37200 Tours, France. [email protected]
4. INRA, Département Santé des Plantes et Environnement, France.
5. Ecologie, Systématique et Evolution (UMR - 8079 UPS-CNRS-AgroParisTech) Univ. Paris-Sud Bât.
360-362, 91405 Orsay Cedex, France. [email protected]
Résumé
A key issue in biological control of noxious organisms is the reliable identification of their natural enemy
species and the determination of host range. In Cotesia sesamiae, the African parasitic wasp of numerous
cereal stemborer larvae, this work analyzes the phylogenetic status (based on three mitochondrial and three
nuclear genes), the ecological status (host plant and host insect range in the field, host suitability in the lab.),
and the biological status (cross mating tests) of tree groups of the wasp. The results show that one group has all
the hallmarks of a cryptic species. It corresponds to one clade with strong phylogenetic support, it is invariably
associated with a single host species, Sesamia nonagrioides, and a single host plant, Typha domingensis, and it
is reproductively isolated from the other two groups, due to pre- and post-mating barriers. These other groups
correspond to two clades that exhibit overlapping and diversified range of host species associations, and that
are not reproductively isolated. In the framework of coevolutionary mosaic theory, we discuss the ecological
conditions that generated this onward speciation and the interest for biological control of this new specialist
taxon in the Cotesia genus.
Mots-clés
phylogeography, host-parasite relationship, local adaptation, reproductive barriers, biocontrol
51
PPD2014 – jeudi 28/08/14 – Adaptation, génomique et transcriptomique (3)
Génomique de l’évolution expérimentale bactérienne
Olivier Tenaillon
Résumé
Le couplage de l’évolution expérimentale et du séquençage haut-débit permet aujourd’hui de mieux
caractériser les bases moléculaires de l’adaptation et la dynamique des génomes: quelles sont les mutations
bénéfiques, les fonctions et types de mutations recrutées, les taux d’évolution... Les profils d’adaptation
d’expériences in vitro, et in vivo seront comparés et interprétés au travers d’un modèle intégré d’adaptation.
Mots-clés
Evolution expérimentale, paysage adaptatif, convergence
52
Evolution d’une population multi-parentale allogamisée de blé tendre
Stéphanie Thépot1,5 , Gwendal Restoux2, Isabelle Goldringer3, Frédéric Hospital4, DavidGouache5, Ian
Mackay6, Jérôme Enjalbert3
1. Univ Paris-Sud, UMR 0320 / UMR 8120 Génétique Végétale, F-91190 Gif-sur-Yvette,France
2. Unité d’Ecologie, Systématique et Evolution - CNRS UMR8079, Université Paris-Sud, Orsay, France
3. INRA, UMR 0320 / UMR 8120 Génétique Végétale, F-91190 Gif-sur-Yvette, France
4. INRA, UMR 1313 Génétique Animale et Biologie Intégrative, F-78352 Jouy en Josas, France
5. Arvalis, Institut du Végétal. Station Expérimentale, F-91720 Boigneville, France6 NIAB, Huntingdon
Road, Cambridge CB3 0LE, UK
Résumé
A l’heure où l’accès à des données moléculaires haut-débit se démocratise, il devient stratégique pour la
cartographie génétique des caractères quantitatifs de développer de nouvelles populations, ainsi que de
nouvelles méthodes statistiques adaptées. Parmi ces nouvelles populations, les populations multi-parentale et
hautement recombinante (MAGIC) sont particulièrement prometteuses. Dans le cadre d’un programme de
gestion dynamique des ressources génétiques, nous avons développé une population MAGIC, issue du
croisement aléatoire de 60 parents de blé tendre. Pour permettre le brassage génétique entre ces parents chez
une espèce autogame, un allèle de stérilité mâle nucléaire (ms1b) a été intégré (allogamisation de la
population). A l’issue de 12 générations, 1000 lignées ont été fixées par autofécondation (Single Seed Descent
SSD). Pour évaluer l’intérêt de cette MAGIC-blé, nous avons mené une étude pilote sur l’architecture
génétique de la précocité de floraison. L’étude, menée sur 56 des 60 parents et sur 380 lignées SSD, repose sur
le phénotypage de la date d’épiaison des lignées, et leur génotypage au moyen d’une puce iSelect 9000 SNP, à
laquelle 14 marqueurs localisés dans des gènes-candidats ont été ajoutés. A l’aide de ces données, nous avons
montré que les 12 générations de panmixie ont fortement diminué le déséquilibre de liaison et la structure
génétique initialement présents chez les parents. Un algorithme Bayésien a été développé, qui permet d’estimer
les contributions de chaque parent dans la population analysée, et ainsi de reconstituer les fréquences alléliques
attendues dans la population initiale (G0). A partir de cette population initiale théorique et de la population de
SSD, une étude des variations temporelles des fréquences alléliques a été réalisée pour estimer l’effectif
efficace de la population, détecter les loci soumis à sélection et quantifier la pression de sélection, ce au moyen
d‘une nouvelle méthode. Ainsi 26 régions génomiques ont été identifiées comme soumises à sélection, dont 6
régions liées à la précocité d’épiaison, l’une d’unelle portant le gène PPD-D1, qui contrôle la sensibilité à la
photopériode. Au vu de ces résultats, nous discuterons de l’intérêt de gérer des populations multiparentales in
situ, pour détecter rapidement et précisément les gènes impliqués dans l’adaptation locale.
1.
Thépot S, Restoux G, Goldringer I, Hospital F, Gouache D, Mackay I, Enjalbert J. 2014. Efficiently tracking selection
in a multiparental population: The case of earliness in wheat. Manuscript submitted for publication.
Mots-clés
MAGIC, évolution moléculaire, précocité, blé
53
Limites des genome-scans pour la détection de locus sous sélection chez les
espèces autogames : une étude par simulation
Arnaud Becheler
Université de Montpellier 2,
Miguel Navascués - CBGP INRA, Renaud Vitalis - CBGP INRA
Résumé
Une population de Medicago truncatula montre un avancement dans sa phénologie : on recherche donc des
traces de sélection récente le génome de cette plante autogame. Des méthodes reposant sur l’analyse des
changements temporels de fréquences alléliques ont été développées pour détecter la sélection. Ces méthodes
font un certain nombre d’hypothèses fortes : panmixie, indépendance des marqueurs, etc. Leur application à
des espèces autogames peut donc être problématique, car l’autogamie réduit la taille efficace (Ne), augmente le
déséquilibre de liaison entre marqueurs et en favorise donc l’auto-stop génétique. Nous avons étudié une de ces
méthodes 1 qui repose sur l’inférence de la taille efficace à partir d’une mesure de la variance standardisée de
fréquences alléliques entre deux échantillons temporels (FC). Nous avons proposé un nouvel estimateur
multi-locus de FC, et nous avons évalué la performance statistique de la méthode grâce à des simulations. Nous
l’avons également comparée à une méthode alternative, reposant sur une mesure de l’indice de fixation de
Wright (FST). En particulier, nous avons caractérisé la puissance de la méthode en fonction de l’intensité de la
sélection, du taux d’autofécondation et de la taille efficace de la population. Nous suggérons d’employer la
méthode reposant sur la mesure FC, moins biaisée que celle du reposant sur FST. La puissance de la méthode
est fortement diminuée par l’autogamie, et nous recommandons de ne pas l’utiliser pour des coefficients
d’autogamie supérieurs à 75 %.
1.
Goldringer, I., & Bataillon, T. (2004). On the Distribution of Temporal Variations in Allele Frequency Consequences
for the Estimation of Effective Population Size and the Detection of Loci Undergoing Selection. Genetics, 168(1),
563-568.
Mots-clés
Méthode temporelle – Sélection - Autogamie – Robustesse – Simulation
54
Evolution de la dominance chez un papillon mimétique polymorphe
V. Llaurens 1 , Y. Le Poul 1, M. Arias 1, F ; Prunier 1, M. Chouteau 1, A. Whibley 1, S. Billiard 2, M. Joron 1
1. Institut de Systématique, Evolution et Biodiversité (UMR7205), Museum national d’Histoire
Naturelle - CP50 45, rue Buffon, 75005 PARIS, France
2. Laboratoire de Génétique et Evolution des Populations Végétales (UMR CNRS 8198), Université des
Sciences et Technologies de Lille 1 - Bâtiment SN2, F-59655 Villeneuve d Ascq Cedex, FRANCE
Résumé
L’étude de l’architecture génétique des loci soumis à une sélection équilibrante permet de mieux comprendre
l’origine et le maintien de la variation adaptative en population naturelle. Le papillon néo-tropical Heliconius
numata présente différents motifs de couleur des ailes maintenus en sympatrie. Dans cette espèce toxique, les
motifs colorés des ailes sont soumis à une sélection fréquence-dépendante positive liée à l’avantage du
mimétisme avec d’autres papillons non comestibles, les motifs fréquent étant mieux évités par les prédateurs.
Le maintien de polymorphisme dans cette espèce semble être lié à l’hétérogénéité spatiale des communautés
mimétiques mais aussi avoir été favorisé par une architecture génétique particulière. En effet, contrairement
aux autres espèces mimétiques du genre Heliconius, la variation des motifs colorés Heliconius numata est
contrôlée par une région génomique unique, appelé supergène P présentant des inversions chromosomiques
limitant la recombinaison. Le déséquilibre de liaison fort observé dans cette région contenant une vingtaine de
gènes permet le maintien des combinaisons mimétiques en association, favorisant le polymorphisme des allèles
mimétiques. Ce polymorphisme provoquant une forte hétérozygotie à ce locus, la dominance entre allèles
mimétiques est soumise à une forte sélection due à la prédation. Par une approche théorique, je montrerai tout
d’abord comment la dominance influence le polymorphisme dans ce locus soumis à la sélection équilibrante,
puis par quel mécanisme cette dominance peut évoluer. Je comparerai ensuite ces prédictions théoriques à
l’estimation de la sélection sur la dominance en population naturelle ainsi qu’aux résultats récents sur la
coordination de la dominance entre allèles pour les différents éléments du motif de couleur des ailes. Ces
résultats montrent l’importance de la dominance et de son évolution dans le maintien de la variation adaptative.
1.
2.
3.
4.
5.
Joron, M., I. R. Wynne, et al. (1999). Variable selection and the coexistence of multiple mimetic forms of the butterfly
Heliconius numata. Evolutionary Ecology 13(7-8): 721-754.
Joron, M., R. Papa, et al. (2006). A conserved supergene locus controls colour pattern diversity in Heliconius
butterflies. Plos Biology 4(10): 1831-1840.
Joron, M., L. Frezal, et al. (2011). Chromosomal rearrangements maintain a polymorphic supergene controlling
butterfly mimicry. Nature 477: 203-206.
Le Poul, Y., A. Whibley, et al. (Under review). Balancing selection shapes dominance mechanisms at a butterfly
mimicry supergene. Plos Biology.
Llaurens, V.,S Billiard, et al. (2013). The effect of dominance on polymorphism in Mullerian mimicry Journal of
Theoretical Biology 337:101-110.
Mots-clés
Sélection équilibrante, hétérozygotie, aposematisme,expression, modifieur
55
Point de vue historique sur la prédiction de l'évolution des fréquences
alléliques au locus d'auto-incompatibilité en populations naturelles
Xavier Vekemans
1. UMR 8198 Université Lille 1 - CNRS Laboratoire de Génétique et Evolution des Populations
Végétales (GEPV)
Résumé
Certains problèmes en génétique des populations théorique ont suscité l’intérêt d’un grand nombre des
acteurs majeurs de la discipline. La prédiction de l’évolution des fréquences alléliques au locus
d’auto-incompatibilité (de type homomorphe multiallélique) chez les plantes à fleurs constitue l’un de ces
exemples, ayant démarré par l’une des querelles entre Wright et Fisher, jusqu’à l’intervention récente d’un
théoricien contemporain tel que John Wakeley. Dans cet exposé je présenterai un point de vue historique sur
cette aventure théorique, qui représente également un exemple intéressant d’aller-retour fructueux entre
théorie et observations empiriques, bien que le typage moléculaire des allèles d’auto-incompatibilité soit
resté réfractaire aux nouvelles technologies de séquençage.
Mots-clés
Génétique des populations, Modélisation, Sélection balancée
56
PPD2014 – jeudi 28/08/14 – Structure des populations et inférences démographiques (3)
Modélisation de la compétition pour la lumière à l'intérieur d'un
peuplement multivariétal de blé
Christophe Lecarpentier*1 , Romain Barillot2, Isabelle Goldringer1, Bruno Andrieu2, Jérôme Enjalbert1
1. UMR de génétique végétale, INRA – UPS – CNRS – AgroParisTech, Ferme du Moulon, 91190
Gif-sur-Yvette, France
2. Institut National de la Recherche Agronomique, Unité Environnement et Grandes Cultures, 78850
Thiverval-Grignon, France
Résumé
La stochasticité climatique et la baisse des intrants, de plus en plus nécessaire, viennent progressivement
accroître l'hétérogénéité environnementale. Et pour faire face à l'intensité croissante des stress biotiques et
abiotiques, l'augmentation de la diversité génétique cultivée est une des options prometteuses.
Une augmentation de la diversité génétique à l'intérieur des parcelles peut permettre de mieux contrôler les
épidémies (Tooker and Frank, 2012) d'augmenter le rendement (Smithson and Lenne, 1996), tout en stimulant
les services écosystémiques (Chateil et al., 2013). Malgré les nombreux travaux scientifiques illustrant l’effet
positif des associations variétales sur le contrôle des maladies, peu d’auteurs ont étudié l’impact de la diversité
génétique d’une parcelle sur la stabilité des rendements dans un contexte de stochasticité environnementale
accrue. La conception des mélanges est historiquement reliée à la phytopathologie menant à l'insertion de
variétés à phénotypes peu contrastés. Les interactions entre plantes de phénotypes très contrastés sont par
conséquent peu connues.
Afin d'explorer cette question, nous développons un modèle capable de simuler le fonctionnement de
peuplements de blé génétiquement hétérogènes du semis à la production de grains, centré sur les mécanismes de
compétition pour la lumière. Les leviers majeurs de l'adaptation de la croissance du blé à la compétition pour la
lumière sont un ajustement (1) du nombre de talles (2) de la surface foliaire (Ljutovac, 2002). Cette plasticité de
développement a une influence critique sur la fitness de chaque plante, approximée par un nombre de grains
produits.
Des essais ayant pour but de quantifier cette plasticité de développement ont été mis en place en tenant compte de
différentes situations de compétition pour la lumière : des compétitions intra-génotypique, en faisant varier la
densité de semis, et des compétitions inter-génotypiques avec semis de mélanges de semences contenant des
génotypes à phénotypes très contrastés. Nous présenterons les résultats de ces expérimentations, qui illustrent
l'importance des variations de plasticité phénotypique, à la fois sur le tallage et les surfaces foliaires, entre
génotypes chez le blé tendre.
A partir de cette expérimentation, les fonctions de régulation ont été intégrées dans un modèle architecturé 3D,
en cours de développement. Nous présenterons les premiers résultats de simulations du modèle, permettant i) de
valider les mécanismes de régulation insérés dans le modèle en cours de développement, ii) de comprendre
l'impact des traits architecturaux sur l'élaboration de la fitness, et iii) d'explorer des stratégies d'optimisation du
couvert pour l'utilisation de l'énergie lumineuse.
Nous discuterons également l'intérêt de l'intégration de processus écophysiologiques dans les modèles de
génétique des populations afin de tester l'impact des différences d'architectures et des stratégies de colonisation
de l'espace sur le maintien de la diversité génétique et phénotypique au cours des générations.
[1] Tooker J.F., Frank S.D., 2012. Genotypically diverse cultivar mixtures for insect pest management
andincreased crop yields. Journal of Applied Ecology 49(5), 974_-985.
[2] Smithson J.B., Lenne J.M., 1996. Varietal mixtures : a viable strategy for sustainable productivity in
subsistence agriculture. Annals of Applied Biology 128(1), 127_-158.
[3] Chateil C., Goldringer I., Tarallo L., Kerbiriou C., Le Viol I., Ponge J.F., Salmon S., Gachet S., Porcher E.,
2013. Crop genetic diversity bene_ts farmland biodiversity in cultivated _elds. Agriculture, Ecosystems &
Environment 171, 25_32.
[4] Ljutovac S., 2002. Coordination dans làtension des organes aériens et conséquence pour les relations entre les
dimensions _nales des organes chez le blé. Ph.D. thesis.
Mots-clés
modélisation, compétition pour la lumière,mélange variétal blé tendre
57
Untangling mutation rate and effective population size using jointly pedigree
information and genomic data
Florence Parat1, , Daniel Wegmann2, Aurélien Tellier1
1. Section of population genetics, Center of Life and Food Sciences Weihenstephan, Technische
Universität München, Freising, Germany
2. Department of Biology, University of Fribourg, Fribourg, Switzerland*Corresponding author:
Florence Parat, [email protected]. De, tel: +498161715897
Résumé
The coalescent is a useful tool to infer demographic parameters from genetic data, and it is generally robust to
the violation of model assumptions. This robustness implies, by contrast, that certain features of the population
history cannot be detected using a limited amount of genetic data. Mutation rate and effective population size
(Ne) for instance, have the same impact on the coalescent tree and cannot be disentangled using the standard
coalescent. We develop a Likelihood method that allows us to use the extra information contained in pedigrees
to untangle mutation rate and effective population size under various demographic models.Our reasoning is as
follows. On the one hand, the pedigree of a random sample of individuals (or chromosomes) contains
information on the demography of the studied population but not on the mutation rate. On the other hand, the
genetic data, summarized as a Site Frequency Spectrum (SFS), is the result of both the demographic and
mutation models. Our method allows inference of both parameters from the genetic data by tracing back the
possible genetic histories of our sample constrained by the pedigree under a given mutation model, and by
calculating the probability of this pedigree given the demographic model. Our method is particularly suitable
for inference of past events, population sizes and mutation rates in domesticated species (animals or plants) for
which the pedigrees and full genome sequences are available. We apply our inference method to cattle
populations with peculiar life history traits which are known to violate the classic coalescent assumptions such
as overlapping generations, unbalanced sex ratio, small effective population size, and skewed offspring
distribution.
Mots-clés
mutation rate, effective population size, pedigree, coalescent, likelihood
58
Structure génétique des populations invasives de rats ravageurs des
plantations de palmiers à huile en Indonésie
Julie Andru
Résumé
Les plantations de palmiers à huile sont des monocultures de grande échelle en rapide expansion dans le sud-est
asiatique. L’Indonésie est aujourd’hui le premier pays producteur mondial d’huile de palme, avec près de huit
millions d’hectares de plantations de palmiers à huile. Les rongeurs sont les principaux mammifères ravageurs
de ces agroécosystemes, dont la gestion constitue un enjeu économique et écologique majeur. Cette étude s’est
intéressée à évaluer la dispersion spatiale de ces populations dans trois sites aux caractéristiques écologiques
distinctes. Nos résultats montrent que : (1) Deux espèces de rats envahissent les plantations, le rat endémique
Rattus tiomanicus et le rat introduit Rattus tanezumi-R3, (2) ces grandes populations sont spatialement
continues avec un flux génique limité par la distance géographique (caractérisées par un patron d’isolement par
la distance) et potentiellement influencé par les transports routiers. Ces travaux procurent des bases pour
l’élaboration de stratégies de lutte adaptée des populations invasives de rongeurs en milieux agricoles.
Mots-clés
rat, palmier à huile, isolement par la distance, microsatellites, structure génétique
59
PPD2014 – jeudi 28/08/14 – Histoire
1977-2014 : Genèse et historique du Petit Pois Déridé : une histoire du
siècle dernier... pas si sûr
Y. Carton
Laboratoire "Evolution, Génomes, Spéciation", CNRS, Gif-sur-Yvette et Université Paris-Sud,
[email protected]
Résumé
Le 26 avril 1979 se tenait au domaine de Seillac (Val de Loire) une table ronde sur "Les perspectives de la
Génétique des populations en France". Pourquoi une telle table ronde ? Qqui l’avait initiée ? Dans quel but
scientifique ?
C’est à l’initiative de la Direction scientifique des Sciences de la vie du CNRS que cette réunion avait été
programmée et financée, sous la responsabilité du Professeur de Paris VII, Claudine Petit. Cette Direction
souhaitait avoir une lisibilité plus forte d’une "communauté" dispersée dans de nombreux laboratoires, mal
identifiée, non structurée et en cours de "gestation". De plus, un petit séisme avait eu lieu à l’automne 1978 au
CNRS puisque la Commission d’Ecologie avait voté le non renouvellement du laboratoire de Biologie Evolutive et
de Biométrie du CNRS à Gif-sur-Yvette, alors que ce dernier avait fait un effort certain dès 1965 pour se recentrer
sur la génétique des populations, discipline encore embryonnaire en France mais déjà bien développée dans les
pays anglo-saxons.
La réunion de Seillac (Seillac I) s’est donc tenue avec 89 participants représentant 34 laboratoires ! Au cours de
cette réunion, le besoin s’est fait sentir de la création d’un journal de liaison, initiée par des chercheurs de Gif, qui
l’intituleront "Le Petit Pois Déridé".
L’autre retombée de ce colloque a consisté à mettre sur pied un séminaire annuel intitulée "Réunion du groupe de
Biologie des populations". Au gré des ans, son titre a pu varier, s’intitulant "Groupe de Biologie et Génétique des
populations ", ou encore "Groupe de Génétique et Biologie des populations " ! Ceci n’est pas qu’anecdotique mais
reflète parfaitement les tâtonnements d’une discipline qui se cherchait un point d’équilibre entre génétique et
écologie. La meilleure preuve en est fournie par l’évolution de la structuration de ces disciplines au sein du Comité
National de la Recherche Scientifique depuis les années 1960 !
La feuille de liaison ayant disparu vers l’année 1987, la réunion a alors pris le titre de "Petit Pois Déridé". A
posteriori, on peut concevoir que cela a eu l’énorme avantage pour les divers organisateurs de la réunion annuelle
de ne pas avoir à préciser les délimitations scientifiques exactes de ce groupe. Bien leur en a pris, puisque le succès
est là : au cours des 36 dernières années, il y a eu 36 réunions du PPD !!!
60

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