DS0101 - Comprendre et prévoir les évolutions de l'environnement

Répétabilité du processus de spéciation chez les papillons: replications naturelles dans une zone de suture – SPECREP

Répétabilité du processus de spéciation chez les papillons: réplicats naturels dans une zone de suture

L'évolution est-elle prédictible? Les espèces répondent-elle de la même façon à des pressions environnementales semblables? La question la répétabilité est cruciale en biologie évolutive, car elle informe sur les mécanismes qui génèrent et façonnent la diversité, et sur la réponse des organismes face à des changements.

Répétabilité des bases genomiques et phénotypiques de la spéciation

Nos proposons d'étudier la répétabilité des bases génomiques et phénotypiques de la spéciation, en tirant parti du potentiel exceptionnel en termes de réplications d'une 'zone de suture' de papillons, une étroite région au Pérou où coïncident de multiples de multiples zones d'hybradations entre populations amazoniennes et andines d'espèces de papillons.

Pour huit espèces de la zone de suture, nous allons:
(1) quantifier la divergence pour des traits écologiquement importants (patron de coloration, phéromones sexuelles, microhabitat, plantes hotes) et mesurer la contribution de ces traits à l'isolement reproductif à l'aide d'approches expérimentales;
(2) quantifier les patterns de divergence génomique et révéler l'architecture génomique de l'isolement reproductif à l'aide de scans génomiques;
(3) identifier les bases génomiques de la variation des traits, à l'aide de cartographie génomiques (croisements et GWAS) et de l'annotation de gènes sur 2 génomes de références assemblés de novo. ;
(4) analyser les relations entre divergence et isolement reproductif dans u cadre comparatif et comparer nos résultats avec ceux obtenus chez d'autres lepidoptères, particulièrement les papillons mimétiques.

1- Nous avons terminé la collecte de spécimens sur le terrain, à l’exception de ceux nécessaires aux analyses caryotypiques.
2- Nos expériences de choix de partenaire sexuel (terminé) pour 4 espèces montrent une grande hétérogénéité, avec 2 cas d’isolement prézygotique quasi total, 1 cas de fort isolement, et 1 cas sans isolement reproductif.
3- Nos analyses chimiques (en cours) des phéromones sexuelles révèlent une gamme de différenciation chimique entre sous-espèces.
4- L’analyse quantitative des motifs colorés (en cours) pour 4 espèces révèle des degrés de divergence phénotypique variés, dont certaines sont à peine perceptibles par les papillons et leurs prédateurs.
5- Les analyses de structure de population par données RADseq (en cours) montrent sur une espèce une différentiation faible, mais très significative.
6- Nous avons entamé l’assemblage d’un génome de référence pour une espèce (en cours), en comparant plusieurs stratégies, dont certaines adaptées aux génomes fortement hétérozygotes.
7- Nous avons entamé l’analyse d’expression différentielle de de gènes dans des tissus cibles (en cours), associés à une différenciation phenotypique.
8- Nos analyses de caryotypes (en cours) sur 4 espèces révèle une forte variabilité du nombre de chromosomes. Un nombre de remaniements important empêche le bon déroulement de la méiose, et constitue donc une barrière postzygotique aux flux de gènes.
9- L’étude des patterns phylogénétiques de spéciation (en cours) sur deux clades d’Ithomiini montre un rôle important des facteurs abiotiques en lien avec l’histoire géologique de la région, mais des analyses en cours suggèrent également l’importance de caractères écologiques, comme le motif coloré.

Nous allons continuer :
- L’acquisition de données (phéromones, patrons de coloration, caryotypes, RADseq, RNAseq pour d’autres tissus, 2nd génome de référence)
- L’analyse de ces données, et de celles déjà acquises (1er génome de référence, 1ères banque RADseq)

Communications orales à des conférences
1. McClure, M., Monllor, M., Venne, K., Furtos, A., Elias, M. (2017). Does divergent selection predict sexual selection in the adaptive radiation of the tropical butterfly genus Melinaea? Poster presentation at the GRC Speciation meeting, Italy, February 2017
2. McClure, M., Houssin, C., Mahrouche, L., Furtos, A., Elias, M. (2017). Does divergent selection predict sexual selection in the adaptive radiation of the tropical butterfly genus Melinaea? Oral presentation at the International Society of Chemical Ecology meeting, Japan, August 2017
3. Elias M.(2017) The far-reaching implications of mimicry in butterflies. 20th congress of Lepidpterology, Croatia, April 2017

Articles dans des revues à comité de lecture
1. Chazot N et al. 2016. Into the Andes: multiple independent colonizations drive montane diversity in the Neotropical clearwing butterflies Godyridina. Molecular Ecology. 25(22):5765–5784
2. de-Silva DL et al. 2017. Northern Andean origin and diversification of the largest ithomiine butterfly genus. Scientific Reports. 7:45966

L’évolution est-elle prédictible? Les espèces répondent-elles de la même façon à des pressions environnementales similaires ? La question de la répétabilité en biologie évolutive est fondamentale, car elle permet de comprendre comment la vie s’est diversifiée ainsi que de prédire comment les organismes réagiront aux changements futurs. Nous proposons d’étudier la répétabilité des mécanismes génomiques et phénotypiques de la spéciation, le processus ultime à l’origine de la biodiversité. Pour cela, nous tirons parti du potentiel de réplication exceptionnel d’une ‘zone de suture’, où des zones hybrides de nombreuses espèces de papillons coïncident sur un gradient écologique entre l’Amazonie et les Andes. Pour huit de ces espèces, nous proposons :
(1) de quantifier la divergence pour des traits écologiquement importants (patron alaire coloré, bouquet phéromonal, microhabitat, plantes nourricières) et de mesurer la contribution de ces traits à l’isolement reproducteur, en utilisant des approches expériementales ;
(2) de quantifier, à l’échelle du génome entier, la divergence et l’architecture génétique de l’isolement reproducteur, en réalisant des scans génomiques à l’aide de marqueurs RADseq ;
(3) d’identifier la base génétique de la variation des traits étudiés, au moyen d’annotation de génomes et de cartographie génétique (croisements et cartographie d’association) ;
(4) d’analyser les relations entre divergences phénotypique et génétique et isolement reproducteur dans un cadre comparatif.
La combinaison unique d’approches innovantes dans un cadre comparatif permettra de mettre en évidence des généralités et des particularités dans le processus de spéciation. Le projet apportera ainsi un test à large échelle des modèles actuels de spéciation, et permettra d’identifier les régions génomiques qui déterminent les traits phénotypiques.

Coordination du projet

Marianne ELIAS (Institut de Systématique et d'Evolution de la Biodiversité)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS DR PARIS B CNRS DR PARIS B
Inria Rennes - Bretagne Atlantique Centre de recherche Inria Rennes - Bretagne Atlantique
iEES-Paris institut d'écologoie et des sciences de l'environnement
ISYEB Institut de Systématique et d'Evolution de la Biodiversité

Aide de l'ANR 498 290 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter