Evolution du fardeau génétique au cours des invasions biologiques – GENLOADICS

Les méthodes de mesure de traits d’histoire de vie généralement envisagées pour tester l’hypothèse de la purge sont extrêmement lourdes à mettre en œuvre. Elles nécessitent de travailler sur des populations vivantes, ce qui est difficile, voire inenvisageable pour certaines espèces. Aujourd’hui, les nouvelles technologies de séquençage massif permettent théoriquement de comparer sur n’importe quelle espèce la fréquence des mutations délétères ou potentiellement délétères entre populations. Nous proposons de tester l’hypothèse de purge sur une large échelle taxonomique – 10 espèces d’insectes non-modèles. Pour cela, nous utiliserons une approche de séquençage du génome complet sur plusieurs populations de chaque espèce. Nous nous concentrerons ensuite sur les régions codantes du génome pour quantifier et comparer le fardeau génétique des populations natives, envahissantes et en expansion spatiale.

Projet en cours

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Les invasions biologiques constituent une composante majeure du changement global. Pourtant, on ne comprend toujours pas pourquoi certaines populations introduites sont envahissantes et d’autres non. Parmi les hypothèses les plus intéressantes, on trouve celle de la purge (i.e. l’élimination) des mutations délétères lors du processus d’introduction. Les mutations délétères constituent ce qu’on appelle le fardeau génétique car elles sont responsables d’une baisse de la valeur sélective des individus en s’accumulant dans le génome au cours du temps. Après l’introduction d’un faible nombre d’individus dans la future aire envahie, les niveaux de consanguinité et de dérive élevés conduisent à exposer les mutations délétères à la sélection naturelle. Cela peut avoir deux conséquences : la diminution de la valeur sélective moyenne de la population ou la purge des mutations délétère. L’hypothèse que nous faisons est que les populations qui deviendront effectivement envahissantes sont celles qui ont purgé une partie de leurs allèles délétères. En effet elles disposeront d’un avantage évolutif majeur car elles seront moins soumises à la dépression de consanguinité et supporteront ainsi mieux les faibles densités rencontrées lors de la phase d’établissement et lors des éventuelles introductions secondaires. En revanche, la théorie suggère que le fardeau génétique non purgé pourrait ensuite se fixer sur les fronts d’expansion géographique par dérive génétique (on parle de "fardeau d’expansion"), et ainsi compromettre à plus long terme le succès de l’invasion.
Les méthodes de mesure de traits d’histoire de vie généralement envisagées pour tester ce genre d’hypothèse sont extrêmement lourdes à mettre en œuvre. Elles nécessitent de travailler sur des populations vivantes, ce qui est difficile, voire inenvisageable pour certaines espèces. Aujourd’hui, les nouvelles technologies de séquençage massif permettent théoriquement de comparer sur n’importe quelle espèce la fréquence des mutations délétères ou potentiellement délétères entre populations. Nous proposons de tester l’hypothèse de purge sur une large échelle taxonomique – 10 espèces d’insectes non-modèles. Pour cela, nous utiliserons un protocole de capture d’exons développé dans notre laboratoire et conçu pour les espèces non-modèles, puis nous quantifierons et comparerons le fardeau génétique des populations natives, envahissantes et en expansion spatiale.
L’objectif de ce projet sera à la fois une première technique et scientifique : (i) mise en application d’un protocole de capture d’exomes et de comparaison de fardeaux généralisable sur des espèces non-modèles, (ii) test sur des populations clés d’un grand nombre d’espèces envahissantes des hypothèses de la purge des allèles délétères et du fardeau d’expansion. Ce projet permettra d’avoir une réponse quasi définitive sur l’hypothèse de purge en biologie des invasions et constituera une ouverture technique de toute première importance pour étudier l'évolution du fardeau génétique chez toute une série d’organismes d’intérêt (e.g. auxiliaires de lutte biologique, animaux d’élevage, espèces menacées).