Phylogénie des Cixiidae (Hemiptera : Fulgoromorpha) sur la base de données morphologiques et moléculaires

par Paula Cavalcanti Ceotto

Thèse de doctorat en Entomologie

Sous la direction de Thierry Bourgoin.

Le jury était composé de Myriam Harry, Michael Wilson, Cyrille d' Haese.

Les rapporteurs étaient Hannelore Hoch, Jean-François Silvain.


  • Résumé

    Les Cixiidae sont des insectes hémiptères phytophages à répartition mondiale. Leur cycle de développement est étroitement lié à leurs plantes hôtes. Certaines espèces de la famille possèdent un important intérêt économique en raison de leur capacité à transmettre des organismes pathogènes à des plantes cultivées. Malgré cette forte importance économique, les études sur les Cixiidae restent encore très fragmentaires. Peu de travaux existent sur la classification de cette famille, la plupart des publications de systématique du groupe concernant des descriptions isolées de quelques espèces. Dans la littérature, la seule hypothèse phylogénétique concernant les Cixiidae est une inférence intuitive produite sans l’utilisation d’une méthode de reconstruction d’arbres. Cette thèse a pour objectifs principaux 1) d’apporter des nouvelles données à la connaissance de la classification de ce groupe et 2) de produire une première hypothèse phylogénétique pour les Cixiidae basée sur des caractères morphologiques et moléculaires. Dans ce but, des analyses phylogénétiques ont été produites à partir d’un jeu de données comprenant 85 caractères morphologiques et différentes espèces des trois sous-familles et de toutes les tribus de Cixiidae. Un jeu de données moléculaires composé par des gènes mitochondriaux codants (CO1 et Cyt b) et nucléaires non codants (18S rADN et 28S rADN) a également été produit. En plus de l’estimation des phylogénies de la famille Cixiidae, ce jeu de données a été utilisé pour comparer deux approches bayésiennes proposées pour traiter les jeux de données hétérogènes : les modèles à partition juxtaposée et les modèles de mélange. Les comparaisons indiquent que les modèles de mélange s’ajustent mieux au jeu de données moléculaires utilisé. Les hypothèses phylogénétiques produites à partir des données morphologiques et moléculaires présentent des faibles résolutions et des faibles indices de support. Contrairement aux analyses des jeux de données morphologiques, la monophylie de la famille Cixiidae n’a pas été retrouvée dans les arbres issus du jeu de données moléculaires. L’ensemble des résultats indique que : 1) la tribu Pentastirini semble être monophylétique ; 2) la tribu Mnemosynini semble être un groupe monophylétique distinct des Pentastirini ; 3) la sous-famille Cixiinae n’est pas monophylétique ; 4) les tribus Bennini, Brixiini, Brixidiini et Andini forment un groupe monophylétique ; 5) Bothriocerinae et la tribu Oecleini forment un groupe monophylétique ; 6) la plupart des tribus reconnues à l’heure actuelle ne semble pas présenter de patron de monophylie. Outre les phylogénies, une clé d’identification des genres néotropicaux de Cixiidae est proposée. Des études pilotes pour estimer la possibilité de tester l’existence d’une co-cladogénèse entre les Cixiidae et les phytoplames, ainsi qu’entre les Cixiidae et ses endosymbiontes sont également présentées. La présence d’un endosymbionte des Auchenorrhynha (Sulcia) chez une espèce de Cixiidae a été détectée. Dans une phylogénie avec cet organisme et des Sulcia extraits à partir de plusieurs espèces de Cicadomorpha et de Fulgoromorpha (obtenus dans la base de données genbank), l’organisme détecté chez le Cixiidae se place à la base du groupe des Sulcia issus d’espèces d’autres familles de Fulgoromorpha.

  • Titre traduit

    Insights into the phylogenetic relationships within Cixiidae (Hemiptera : Fulgoromorpha) : cladistic anlysis of a morphological data set


  • Résumé

    Cixiidae is a family of phytophagous insects of the order Hemiptera. These worldwidedistributed planthoppers have a life cycle closely associated to their host-plants. Their piercing and sucking feeding habits, as well as the fact that they feed on a specific plant tissue (the phloem), transform them into potential vectors of phytopathogenic organisms. Several species are known as vectors of viruses, phytoplasmas and bacterium-like organisms. In spite of their economic importance, due to the vectoring capacities, the classification of Cixiidae is poorly established. Comprehensive publications on the systematics of the family are rare, and most of them comprise descriptions of a reduced number of species. The only published phylogeny proposed for the family is an intuitive inference produced without using any method of tree reconstruction. The main goals of this thesis are 1) to provide new data in order to improve our knowledge on cixiids classification and 2) to propose the first phylogenetic hypothesis for Cixiidae based on morphological and molecular data. To achieve this goal, phylogenetic analyses of a morphological dataset composed of 85 characters and all cixiid subfamilies and tribes have been conducted. The molecular dataset included mitochondrial coding (Cox1 and Cyt b) and nuclear non coding genes (18S rADN et 28S rADN). This dataset was used to propose phylogenetic hypotheses for the family, as well as to compare two Bayesian approaches proposed to analyse heterogeneous datasets: mixed models and mixture models. These comparisons suggest that mixture models overcome the mixed models for this dataset, as they provide better accuracy in phylogenetic reconstructions. Overall, phylogenies produced with morphological and molecular data lack support and resolution. In contrast to the morphological results, the monophyly of Cixiidae has not been recovered by the analyses based on the molecular dataset. The results suggest that: 1) tribe Pentastirini seems to be monophyletic ; 2) tribe Mnemosynini constitutes a separate group from Pentastirini ; 3) subfamily Cixiinae is not monophyletic ; 4) tribes Bennini, Brixiini, Brixidiini et Andini form a monophyletic group ; 5) Bothriocerinae and the tribe Oecleini form a monophyletic group ; 6) most of the currently recognised tribes are not monophyletic. In addition to the reconstructed phylogenetic hypotheses, an identification key to the Neotropical genera of Cixiidae is provided. Studies conducted to evaluate the possibility of testing the existence of a co-evolutionary pattern among Cixiidae and phytoplasma, as well as among Cixiidae and their supposed symbionts have been conducted. The presence of the Auchenorrhyncha symbiont Sulcia in a cixiid species has been detected. Phylogenetic analyses including this organisms and Sulcia extracted from various Cicadomorpha and Fulgoromorpha species (from genbank database) revealed that Sulcia obtained from the cixiid (this study) is placed basally in relation to those extracted from other Fulgoromorpha families.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (227 p. )
  • Annexes : Bibliogr. p.133-160, p. 179-184, p.213-219

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  • Cote : TH 2007 -- 24
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