Rôles des contraintes génomiques et des traits d'histoire de vie dans la spéciation : une approche de génomique comparative

par Pierre Barry

Projet de thèse en Génétique et génomique

Sous la direction de Nicolas Bierne et de Pierre-Alexandre Gagnaire.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...) , en partenariat avec ISEM - Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (laboratoire) depuis le 15-10-2018 .


  • Résumé

    La spéciation est le processus évolutif au cours duquel des populations divergent et accumulent des barrières d'isolement reproductif jusqu'à devenir de vraies espèces distinctes. Malgré notre capacité à mesurer la divergence entre espèces à l'échelle du génome entier, les facteurs qui déterminent la vitesse de la divergence et la probabilité que la spéciation s'achève demeurent largement inconnus. Le principal objectif de cette thèse est d'évaluer le rôle des contraintes génomiques et des des traits d'histoire de vie des espèces lors de la spéciation via une approche de génomique comparative. Le projet s'intéressera à plusieurs paires d'espèces de poissons littoraux séparées par une barrière biogéographique majeure, la zone de transition Atlantico-Méditerranéenne. Ces pairs d'espèces présentent différents degrés d'isolement reproductif et sont caractérisées par une large gamme de traits d'histoire de vie qui impactent l'intensité de la migration et de la dérive génétique de diverses manières. Une approche de génomique des populations standardisée sera déployée pour évaluer l'impact des contraintes génomiques architecturales et des traits d'histoire de vie sur le déroulement de la spéciation chez ces différentes espèces. Dans la première partie du projet, un génome de référence sera généré pour chaque espèce en utilisant des techniques de séquençage de troisième génération. Des données de polymorphisme génomique seront ensuite utilisées pour caractériser le paysage génomique de recombinaison chez chaque espèce. Une analyse de génomique comparative sera ensuite réalisée pour décrire les variations des profils de recombinaison entre espèces, afin de fournir une description détaillée des contraintes architecturales impactant l'intensité de la sélection en liaison dans les génomes de poissons. La seconde partie du projet abordera spécifiquement le rôle de la démographie au cours de l'histoire de la spéciation de chaque paire d'espèce, de manière à relier la démographie des espèces à leurs traits d'histoire de vie. Les profils de différentiation chromosomiques seront caractérisés pour chaque paire d'espèce par reséquençage de génomes complets. Pour chaque paire d'espèce, des méthodes d'inférence capturant séparément les effets démographiques et sélectifs seront utilisées. Les paramètres démo-sélectifs inférés seront finalement comparés entre espèces présentant des traits d'histoire de vie contrastés pour comprendre leur influence sur le déroulement de la spéciation. En générant un jeu de données de grande dimension et calibré pour tester des hypothèses prédictives, le projet ambitionne de relier la spéciation aux contraintes génomiques et aux traits d'histoire de vie qui influence la démographie des espèces.

  • Titre traduit

    Understanding the roles of genomic constraints and life-history traits in speciation using a comparative genomics approach


  • Résumé

    Speciation is the process by which populations diverge and accumulate reproductive isolation barriers up to the point that they become separate species. Although evolutionary biologists are now able to score genetic divergence at the whole genome scale, the factors determining the rate of divergence and the likelihood of speciation are still unclear. The main objective of this thesis is to address the role of genomic constraints and variations in life-history traits in speciation using a multispecies comparative genomic framework. The project will focus on several littoral marine fish species-pairs separated by a major biogeographic boundary: the Atlantic-Mediterranean transition zone. These species-pairs display variable degrees of reproductive isolation and are characterized by a wide range of life-history traits that impact migration and drift in different ways. A standardized population genomic approach will be implemented to evaluate how genome architecture and species life-history traits influence speciation in these different taxa. In the first part of the project, a reference genome will be generated for each species using an approach based on long read sequencing. Genome-wide polymorphism data will then be used to document the recombination landscape across the genome of each species. Finally, a comparative genomics analysis will be performed to describe how recombination patterns are conserved or vary among species. This analysis should provide a detailed description of architectural constraints affecting the intensity of linked-selection within fish genomes. The second part of the project will specifically address the role of demography during the speciation history of each species-pair, and try to relate species' demography with life history traits. Genome-wide differentiation patterns will be characterized for each species-pair using whole-genome resequencing. For each species-pair, inference methods that separately capture historical, demographic and selective effects will be used. The inferred selective and demographic parameters will be finally compared across species-pairs with contrasted life history traits to understand how these influence the unfolding of speciation. By generating a comprehensive and high-dimensional dataset to address testable predictions, we expect to relate speciation to genomic constraints and life history traits influencing demography.