Une révision en profondeur de la Génétique des Populations et de la Génomique des Organismes clonaux – CLONIX

Le cœur du projet est le développement d'outils analytiques et prédictifs permettant d’évaluer l’influence de la reproduction clonale sur la composition génétique des populations et les estimateurs classiquement utilisés pour la décrire. Modèles mathématiques et simulations sont développés pour prédire l’influence du taux de clonalité, et comparer la pertinence des approches analytiques basées sur la discrimination des lignées clonales versus les approches génétiques multicritères pour l’estimer. Cette étape permet par comparaison une amélioration radicale de l’analyse et de l’interprétation des données empiriques. La composante spatiale sera également prise en compte pour appréhender l’effet de la clonalité sur la dispersion dans différents contextes démographiques. In fine, l’objectif sera de délivrer des outils d’analyse (programmes informatiques pour les analyses de données et outils de simulation), de les tester sur les jeux de données divers des partenaires et de proposer de nouveaux attendus sous l’hypothèse de clonalité afin de permettre une meilleure compréhension de la dynamique écologique et des trajectoires évolutives des populations partiellement clonales.

Des modèles mathématiques et outils de simulation ont été développés pour prédire l’influence du taux de clonalité, et comparer la pertinence des approches analytiques basées sur la discrimination des lignées clonales versus les approches génétiques multicritères pour l’estimer. Cette étape a permis par comparaison une amélioration radicale de l’analyse et de l’interprétation des données empiriques. La composante spatiale a été également prise en compte pour appréhender l’effet de la clonalité sur la dispersion dans différents contextes démographiques. In fine, nous avons produit de nouveaux outils d’analyse, nous les avons testé sur différents jeux de données issus du consortium et avons proposé de nouveaux attendus sous l’hypothèse de clonalité, Ces résultats ont permis de remettre en cause certains paradigmes relatifs à l’origine de compositions génétiques atypiques, comme les écarts à Hardy Weinberg dont il a été montré qu’ils sont fréquemment attendus sous clonalité partielle, même modeste (et ne sont pas l’apanage des organismes exclusivement ou quasi exclusivement clonaux).
Les modèles et simulations de Clonix ont permis d’explorer non seulement les états attendus à l’équilibre mais aussi hors-équilibres. Les dynamiques vers l’équilibre se sont révélées si ralenties par la clonalité qu’il est peu pertinent d’utiliser les prédictions à l’équilibre. Ainsi, la clonalité partielle affecte profondément non seulement la structure clonale (génotypes répétés), mais également la composition génétique des populations, et leurs trajectoires évolutives dans différents contextes démographiques (i.e. goulots d’étranglement). Bien que les paramètres génotypiques demeurent les plus pertinents, les paramètres génétiques peuvent donc augmenter la précision des estimations des taux de clonalité.

Le consortium Clonix a complété ou dépassé les réalisations initialement prévues, à l'exception de la Tâche 4, en raison du temps consacré à l'interprétation des résultats des Tâches 3 et 5. La complexité des relations entre la clonalité et les estimateurs génotypiques et génétiques a montré que l'état d'équilibre est souvent un attendu illusoire, plus encore que pour les sexuéss. Compte tenu des premières analyses de données de la Tâche 6, interprétées à la lumière de ces avancées théoriques, une étape majeure est toutefois franchie pour comprendre la dynamique écologique et évolutive des espèces partiellement clonaleset établir la stratégie qui permettra d'avancer vers des estimations améliorées du taux de Clonalité dans les populations naturelles. Les améliorations futures majeures, basées sur ces conclusions devront tenir compte du biais considérable introduit par i) l'échantillonnage partiel des populations naturelles dans l'estimation des taux de clonalité et ii) la non-vraisemblance de l'équilibre dans la plupart des systèmes clonaux. Enfin, nous avons identifié les étapes initiales de fondation des populations (colonisation initiale suite à un déclin ou à l'expansion de l'aire de répartition) comme ayant une influence majeure sur la trajectoire et l'architecture des populations (Arnaud-Haond et al., 2014b, Becheler et al. 2016).
Le consortium est prêt à appliquer les nouveaux modèles, méthodes et outils analytiques développés dans Clonix sur les données de séquençage de nouvelle génération, pour poursuivre et améliorer la révision de la génomique des populations de organismes partiellement clonaux par la production de données NGS affiner les modèles et les outils d'estimation de c, en se concentrant sur les premières étapes de la formation ou de l'extension des populations clonales, avec un large éventail d'applications sociétales détaillées ci-dessus, y compris les invasions biologiques, la propagation des agents pathogènes et les déplacements des espèces.

Un total de 23 articles scientifiques a été publié et une dizaine est en cours ou en voie de rédaction. L’ensemble du consortium a réalisé 18 communications nationales et internationales, et produit 3 logiciels d’analyse de données (Edenetwork, RClone et ClonEstiMate), un modèle mathématique (Pasex), une librairie de calculs numériques pour la génétique des populations (Mamoth) et trois simulateurs (SimuClone pour la clonalité partielle ‘simple’, et deux simulateurs pour la parthénogénèse cyclique). Enfin, un site web destiné à la divulgation des résultats continuera à être alimenté dans les années à venir (http://wwz.ifremer.fr/clonix/).