Faculté des sciences

Genome evolution and mechanisms underlying reproductive isolation in the polyploid "Biscutella laevigata"

Geiser, Céline ; Parisod, Christian (Dir.) ; Kessler, Félix (Codir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2014.

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    Résumé
    Malgré des avancées phénoménales en biologie évolutive, les mécanismes qui mènent à la spéciation, le berceau de la biodiversité, ne sont toujours pas complètement déchiffrés. La polyploïdie, c’est-à-dire la multiplication du patrimoine chromosomique (par exemple doublé pour la tétraploïdie), est un phénomène récurrent, en particulier chez les plantes. Toutes les plantes à fleurs actuelles, avec leur incroyable diversité, ont connu au moins deux événements de polyploïdie dans leur histoire évolutive. Malgré cela il n’a jamais été possible de formellement associer la polyploïdie à des capacités adaptives accrues et son rôle dans la diversification des espèces reste controversé. Un mécanisme qui pourrait amener à des nouveautés chez le polyploïde est lié à de nouvelles fonctions émergentes des gènes dupliqués. C’est à ce mécanisme que je m’intéresse dans la première partie de ma thèse. En recomposant des séquences transcrites grâce aux nouvelles technologies de séquençage profond j’ai étudié les différents événements de polyploïdie qui ont influencé l’évolution d’une espèce alpine, la lunetière lisse tétraploïde (Biscutella laevigata). En analysant les forces sélectives agissant sur les gènes dupliqués j’ai pu déterminer des groupes fonctionnels potentiellement importants dans l’évolution de cette espèce. D’une part une partie des groupes fonctionnels préférentiellement retenus en deux copies, après un événement de polyploïdie récent, sont liés à l’écologie. D’autre part des copies de gènes sous sélection positive, c’est-à-dire probablement impliqués dans un processus de diversification, ont été mis en évidence. Ces gènes sont liés au cytosquelette et pourraient être associés à une adaptation à la polyploïdie ou au stress.
    Dans la deuxième partie de ma thèse je me suis intéressée aux divers mécanismes impliqués dans la spéciation commençante entre deux groupes d’une même population alpine de lunetière lisse tétraploïde (Biscutella laevigata). L’étude de la spéciation consiste à étudier les mécanismes qui conduisent à une cessation de flux de gènes entre deux groupes taxonomiques, c’est-à-dire l’isolement reproductif. Pour déchiffrer les divers mécanismes qui sous-tendent l’isolement reproductif, les suivis en population naturelle ainsi que des approches expérimentales sur le terrain se sont avérés être des outils essentiels. Tout d’abord la stucture génétique de cette population a révélé une zone hybride entre deux groupes. J’ai pu démontrer qu’une barrière principale qui sous-tend la divergence génétique est un décalage de floraison entre les deux groupes. Ces deux groupes semblent être adaptés à deux environnements distincts ce qui pourrait participer à l’isolement reproductif. Néanmoins, il n’a pas été possible de démontrer l’adaptation locale expérimentalement.