Analyse génétique et morphologique de l’isolement reproductif partiel dans la zone d'hybridation de Solea senegalensis et Solea aegyptiaca en Tunisie

Genetic and morphological analysis of partial reproductive isolation between Solea senegalensis and Solea aegyptiaca in the Tunisian hybridization area

• Auteur / Autrice : Ahmed Souissi
• Direction : François Bonhomme, Lilia Bahri-Sfar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et génomique
• Date : Soutenance le 12/12/2016
• Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Neila Trifi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Bonhomme, Lilia Bahri-Sfar, Neila Trifi, Karima Fadhlaoui-Zid, Didier Aurelle, Nicolas Bierne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karima Fadhlaoui-Zid, Didier Aurelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isolement reproductif

Soléidés

Morphométrie

Introgression

Hybridation

Mots clés libres

Hybridation

Introgression

Isolement reproductif

Morphométrie géométrique

Soléidés

Hybridization

Geometric morphometrics

Reproductive isolation

Soleidea

Résumé

Les processus d’hybridation et d’introgression occupent une place importante dans l’étude du mécanisme de spéciation, car ils permettent d’analyser les conséquences évolutives des échanges génétiques entre espèces partiellement isolées. Ici, nous nous sommes intéressés à la zone d’hybridation entre les soles S. senegalensis et S. aegyptiaca au niveau des côtes nord-tunisiennes, pour comprendre l’origine de leur diversification. Nous avons premièrement caractérisé les conséquences phénotypiques de l’hybridation sur la variabilité morphologique. Nos résultats montrent que si l’introgression provoque la convergence de certains caractères morphologiques, elle est en revanche à l’origine de transgressions et de distorsions morphologiques sur d’autres traits, pouvant refléter une condition plus faible des génotypes recombinants. Les phénomènes d’incompatibilité génétique associés à une éventuelle contre-sélection des hybrides sont supposés créer une perméabilité différentielle du génome face au flux génique entre espèces. Pour étudier cette semi-perméabilité à l’échelle du génome, nous avons établi un jeu de données de polymorphisme par la méthode RAD-seq. Ceci nous a permis de génotyper 200 individus pour 10 756 marqueurs SNP, qui nous ont permis de caractériser les flux géniques entre ces deux espèces à travers trois approches complémentaires. La première est basée sur une reconstitution démographique de l’histoire des échanges génétiques qui intègre les effets de la semi-perméabilité des génomes. La seconde approche se focalise sur l’évolution spatiale des fréquences alléliques à travers la zone d’hybridation. La dernière méthode, dite des clines génomiques, compare le comportement de chaque locus au patron d’introgression moyen attendu sous l’hypothèse de neutralité. Nos résultats indiquent que S. senegalensis et S. aegyptiaca ont subi une divergence ancienne en allopatrie suivie d’un contact secondaire récent. Seule une faible proportion du génome parvient à introgresser de manière asymétrique dans la zone hybride qui en résulte, selon une grande diversité de patrons d’introgression dont nous discutons les origines possibles.

Hybridisation and introgression processes have an important place in the study of speciation as they allow to analyse the evolutionary consequences of genetic exchanges between partially isolated species. Here we are interested in the hybrid zone resulting from the contact between the soles S. aegyptiaca and S. senegalensis along the North Tunisian coast. First, we studied the consequences of hybridisation on phenotypic variation. This allowed us to evidence that phenotypic convergence in hybrids was accompanied by phenotypic transgression and morphological distortions for certain traits that seem to reflect a reduced condition of hybrids. Possible genetic incompatibilities between species should be responsible for the differential permeability of the genome to gene flow, thereby creating a semi-permeable barrier. To study this barrier at the genome scale, we have produced a polymorphism dataset using the RAD-seq method. This allowed us to genotype 200 individuals at 10,756 SNP markers and to characterise genomic patterns of gene flow between the two species through three complementary approaches. The first is based on a reconstruction of the demographic history of the genetic and exchanges that incorporates the effects of the semi-permeability to gene flow. The second approach focuses on the spatial evolution of allele frequencies across the hybrid zone. The last method, called genomic clines, compares the behaviour of each locus to the average introgression pattern expected under the hypothesis of neutrality. Our results indicate that S. aegyptiaca and S. senegalensis underwent ancient divergence in allopatry followed by a recent secondary contact. Only a small proportion of the genome can asymmetrically introgress across the hybrid zone, resulting in a variety of introgression patterns of which we discuss the possible origins.