Origines des innovations évolutives et hybridation – HybEvol

Croisements & lignées consanguines permettent d’assembler un génome de référence et cartographier la variation de caractère. Les nouvelles technologies de séquençage fournissent les génomes complets de multiples individus, alignés sur génome de réf. Ceci permet de comparer les génomes et associer caractères et variation génétique. La morphométrie permet le suivi de fines variations morphologiques. Appliqué aux individus de plusieurs espèces ceci permet d’évaluer le rôle évolutif de l'hybridation

L'hybridation semble avoir été importante dans le maintien du polymorphisme d'inversions. Le supergène contrôlant la coloration des ailes chez Heliconius numata est un hotspot d’adaptation dans le génome. L'hybridation transfère des adaptations prêtes-à-l’emploi d'une espèce à une autre. La variation de coloration des ailes est associée au choix de partenaire et la sélection sexuelle. Cela peut interférer avec le flux de gènes et la spéciation

Perspectives: L'importance de l'hybridation dans l'évolution est souvent sous-estimée. Il est important de savoir comment tester l'importance des flux de gènes entre espèces en cours de formation, afin de comprendre comment l'adaptation et la spéciation peuvent se produire et conduire à un isolement génétique complet

Publications dans des revues scientifiques majeures du domaine. Publication généraliste (Nature Communications) sur le développement de nouveaux outils morphométriques pour décrire et comparer les motifs colorés en biologie. Publication dans la revue Heredity, montrant comment les gènes contrôlant les motifs des papillons sont réutilisés de manière conservative au cours de l'évolution, mais montrent une grande diversité d'effets phénotypiques, permettant l'innovation évolutive fonctionnelle

Les réarrangements chromosomiques sont parfois associé à l'accumulation de traits de fitness, impliqués dans la spécialisation écologique et la spéciation. En perturbant la recombinaison, la variation structurale de l'ADN permet en effet à des combinaisons d’allèles coadaptées de se maintenir malgré les évènements de recombinaison et d’hybridation à l’échelle du génome. Cependant, le lien entre les réarrangements et l’évolution adaptative à l’échelle du génome est encore mal connu. Ici, nous proposons de mettre à profit les ressources en écologie génomique chez les papillons Heliconius pour étudier le lien entre réarrangements chromosomiques, hybridation et adaptation. Le genre Heliconius bénéficie en effet d’une rare combinaison de ressources génomiques en augmentation rapide, d'une variation naturelle impressionnante, et d’une excellente compréhension de l’écologie des traits phénotypiques variables (mimétisme). Au sein de ce genre, le clade de Heliconius numata (appelé "silvaniformes") a connu une évolution récente de l’architecture génétique, avec la formation d’un supergène contrôlant de multiples formes de patrons alaires qui coexistent en sympatrie. Nous avons montré que des inversions polymorphes, associées à des patrons alaires spécifiques, sont impliquées dans la formation du supergène et dans le maintien de la variation à ce locus (P). Des données préliminaires suggèrent que certains types d’inversion chez H. numata proviennent de l’introgression d’autres espèces du clade. Ce projet a pour objectif d’explorer l’origine hybride de l’architecture en supergène chez H. numata, en recherchant l’ordre des gènes et en étudiant les patrons de différentiation chromosomique chez H. numata et les autres espèces du clade.

Nous proposons une approche à 3 échelles (Locus-Génome-Phénotype) pour étudier le rôle de l’hybridation et des réarrangements dans la radiation adaptative de ce clade. Les inversions seront génotypées pour établir l’ordre des gènes chez les autres espèces du clade, afin de comprendre si l’architecture en supergène a évolué suite l'introgression de nouveaux haplotypes provenant des espèces du clade. Des croisements seront génotypés afin de détecter les points de recombinaison à l’échelle du génome. Les génomes de toutes les espèces seront reséquencés afin de distinguer la variation partagée et la variation différenciée à l’échelle du génome, et de cartographier la variation structurelle par rapport aux profils de recombinaison. Enfin, des approches morphométriques seront mises en œuvre afin de documenter la distribution et la direction de variation pour les conformations alaires et les patrons de coloration, et de comprendre dans quelle mesure l’hybridation facilite l'exploration morphologique. Les données produites permettront ainsi d’établir un lien, à l’échelle du génome, entre la variation nucléotidique et la variation structurelle, dans un clade qui a fait l’objet d’une radiation adaptative récente. Le reséquençage de multiples génomes dans un clade connaissant beaucoup d'hybridation sera d'un grand intérêt pour la biologie évolutive dans son ensemble. Les régions génomiques portant une signature de cette radiation évolutive seront considérées comme des gènes candidats, dont l'implication dans la spéciation ou l’adaptation sera proposée.