Adaptation génétique et détection de la sélection dans le cadre d'évolutions expérimentales

Genetic adaptation and detection of selection in experimental evolution

• Auteur / Autrice : Clément Barthélémy
• Direction : Sylvie Lapègue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 02/03/2020
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génétique et Pathologie des Mollusques Marins (La Tremblade, Charente-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Pascale Garcia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Lapègue, Pascale Garcia, Olivier Tenaillon, Frédéric Austerlitz, Robert Faivre, Jean-Baptiste Lamy, Jean-Paul Soularue
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Tenaillon, Frédéric Austerlitz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasticité phénotypique

Épistasie

Évolution moléculaire

Sélection (biologie)

Adaptation (biologie)

Mots clés libres

Adaptation polygénique

Évolution expérimentale

Épistasie

Plasticité phénotypique

Caractère à seuil

Evolve & resequence

Polygenic adaptation

Experimentale evolution

Epistasis

Phenotypic plasticity

Threshold trait

Evolve & resequence

Résumé

L'adaptation est un concept au cœur de la théorie de l'évolution par sélection naturelle. Elle désigne à la fois le processus qui permet l'ajustement des caractères phénotypiques d'un être vivant aux conditions environnementales extérieures et l'état résultant de ce processus. Dans ce cadre, l'adaptation génétique représente l'ensemble des déterminants moléculaires de l'adaptation, c'est-à-dire l'ensemble des mécanismes permettant l'adaptation des espèces à l'échelle moléculaire. Pour étudier les procédés évolutifs à l'œuvre durant l'adaptation on peut étudier l'évolution d'une population expérimentale en réponse aux conditions imposées par l'expérimentateur (environnementales, démographiques, etc.) : c'est l'évolution expérimentale. Lorsque l'on couple ces expérimentations avec du séquençage à haut débit on obtient des données sous forme de séries temporelles permettant d'étudier l'adaptation et la sélection «en temps réel». Dans cette thèse, nous développerons un modèle de génétique quantitative permettant d'étudier la dynamique évolutive d'un caractère à seuil (représentant les caractères de résistance à des agents infectieux) lors d'une évolution expérimentale. De plus, nous développerons une méthode innovante de détection des locus sous sélection grâce à un procédé de partitionnement des données par la forme des séries temporelles. De plus, nous étudierons l'influence de mécanismes comme l'épistasie, qui représente les interactions entre plusieurs allèles à différents locus, ou la plasticité phénotypique, qui permet à des individus d'exprimer un phénotype différent tout en portant le même génotype, sur l'adaptation génétique et - a fortiori - sur l'adaptation.

Adaptation is a concept at the heart of the theory of evolution by natural selection. It designates both the process which allows the adjustment of the phenotypic trait of an individual to external environmental conditions and the state resulting from this process. In this context, genetic adaptation represents all of the molecular determinants of adaptation, which means, all of the mechanisms that drives adaptation of species at the molecular level. To study the evolutionary processes during adaptation, we can study the evolution of an experimental population in response to the conditions imposed by the experimenter (environmental, demographic, etc.): this is experimental evolution. When these experiments are coupled with high-throughput sequencing, the output data (in the form of time-series) are particularly useful for the study of adaptation and selection in "real time". In this thesis, we will develop a quantitative genetic model in order to study the evolutionary dynamics of a threshold trait (representing resistance to infectious agents traits) during an experimental evolution. In addition, we will develop an innovative method for detecting loci under selection using a clustering method with a shape-based approach. In addition, we will study the influence of mechanisms such as epistasis, which represents the interactions between several alleles at different loci, or phenotypic plasticity, which allows individuals to express a different phenotype while carrying the same genotype, on genetic adaptation and - a fortiori - on adaptation.