Les conséquences génétiques de la colonisation d’un milieu pollué par las métaux, des approches de génétique des populations et génétique quantitative

Genetic consequences of colonization of a metal-polluted environment, population genetics and quantitative genetics approaches

• Auteur / Autrice : Dima Souleman
• Direction : Franck Vandenbulcke, Hélène Frérot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie évolutive et écotoxicololgie
• Date : Soutenance le 20/01/2017
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement - Evolution, Ecologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paléo)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nausicaa Noret, Michel-Pierre Faucon, Jean-François Arnaud, Maxime Pauwels
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Blouin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Locus à caractère quantitatif

Marqueurs génétiques

Génétique quantitative

Génétique des populations

Résistance à la pollution

Arabidopsis

Variabilité

Lombric

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Écotoxicologie

Habitat (écologie) -- Fragmentation

Mots clés libres

Arabidopsis halleri

Résumé

Les habitats naturels sont de plus en plus détruits et fragmentés par l'expansion urbaine et les activités humaines. La fragmentation des espaces naturels et agricoles par les bâtiments et les nouvelles infrastructures affecte la taille, la connectivité et la qualité des habitats. Les populations d’organismes vivants sur ces territoires anthropisés sont alors plus isolées. Or, la différenciation entre populations d’un même organisme dépend de processus démographiques et génétiques tels que la dérive génétique, le flux génétique, la mutation et la sélection naturelle. La persistance et le développement des populations dans des conditions environnementales modifiées dépendent de mécanismes de tolérance. Dans ce contexte, l'introduction de contaminants tels que des métaux dans l'environnement peut influencer l'évolution des plantes et des animaux en modifiant les forces évolutives et en créant des différences entre populations. Dans ce travail, l’attention a été portée sur les conséquences génétiques de la pollution métallique sur deux espèces, le ver de terre Lumbricus terrestris et une plante modèle Arabidopsis halleri. Deux approches différentes ont été utilisées pour étudier la réponse génétique à la contamination métallique : une approche de génétique des populations chez L. terrestris et une approche de génétique quantitative chez A. halleri. Tout d’abord, il s’est agi d’identifier et de valider de nouveaux marqueurs microsatellites chez L. terrestris. Ensuite, ces marqueurs ont été utilisés afin de caractériser la diversité génétique neutre chez des vers collectés sur des sites agricoles et urbanisés. Parallèlement, l'architecture génétique de la tolérance et de l'hyperaccumulation de Zn chez A. halleri a été explorée à l’aide d’un croisement intraspécifique entre une population métallicole et une population non métallicole. Une densité élevée de marqueurs SNP a été utilisée pour procéder à l'étape de cartographie QTL.

Natural habitats are more and more destructed and fragmented by urban expansion and human activities. The fragmentation of natural and agricultural areas by buildings and new infrastructures affects the size, connectivity and the quality of habitats. The populations of organisms inhabiting these anthropized territories are then more isolated. However, differentiation between populations of the same organism depends on demographic and genetic processes such as genetic drift, gene flow, mutation and natural selection. Only species that have developed special tolerance mechanisms can persist under changed environmental conditions. The introduction of contaminants such as metals in the environment may influence plants and animals evolution by modifying the evolutionary forces and thus generating differences between populations. In this work, attention was focused on the genetic consequences of metallic pollution on two species, the earthworm Lumbricus terrestris and the plant model Arabidopsis halleri. Two different approaches have been used to study the genetic response to metallic contamination: a population genetic approach was performed in L. terrestris and a quantitative genetic approach was carried on in A. halleri. First, it was a question of identifying and validating new microsatellite markers in L. terrestris. These markers were then used to characterize the neutral genetic diversity in worms collected from agricultural and urban sites. Secondly, genetic architecture of Zn tolerance and Zn hyperaccumulation was conducted investigated for the first time using an intraspecific crossing between metallicolous and non-metallicolous individuals of A. halleri. High density of SNP markers was used to proceed to the QTL mapping step.