CE02 - Terre vivante

Evolution du fardeau génétique au cours des invasions biologiques – GENLOADICS

Evolution du fardeau génétique au cours des invasions biologiques

Un paradoxe évolutif caractérise beaucoup d’invasion biologique : un succès écologique fulgurant malgré une réduction drastique de la diversité génétique. Le fardeau génétique pourrait-il constituer la clé permettant d’expliquer ce constat ?

Comparaison du fardeau génétique entre populations natives et envahissantes

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 du fardeau génétique (i.e. l’élimination des mutations délétères). 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, ce qui peut théoriquement conduire à la purge de celles-ci. Ce mécanisme pourrait être à l’origine du succès écologique des espèces envahissantes.<br />Le projet GENLOADICS propose de tester l’hypothèse de la purge du fardeau génétique sur une large échelle taxonomique – une dizaine d’espèces d’insectes non-modèles – via des approches de génomique des populations. Après séquençage de populations clés de ces différentes espèces, nous identifierons le polymorphisme, notamment au sein de la partie codante du génome (l’exome), puis nous quantifierons et comparerons le fardeau génétique des populations natives et envahissantes.<br />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).

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

Projet en cours

Projet en cours

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).

Coordination du projet

Eric Lombaert (INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - Centre PACA - Institut Sophia Agrobiotech)

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

INRA PACA - ISA INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - Centre PACA - Institut Sophia Agrobiotech

Aide de l'ANR 345 816 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 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