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The genetic basis and history of adaptive differentiation in high gene flow marine species

Responsable :

Nicolas Bierne (UMR5554, Montpellier)

Porteur de projet Lienss :

Pascale Garcia (AMARE)

Résumé du projet

La génétique des populations marines tire son originalité dans la manipulation de paramètres démographiques extrêmes rarement rencontrés dans l’environnement terrestre : très grande fécondité, très grande taille des populations et dispersion à longue distance par une phase larvaire planctonique. Corrélativement, des diversités génétiques record et des différentiations génétiques spatiales très faibles sont observées chez beaucoup d’organismes marins. L’adaptation locale devrait être plus coûteuse pour les espèces marines que pour les espèces terrestres, parce que les échelles de dispersion surpassent l’hétérogénéité spatiale de l’environnement. Paradoxalement, les animaux marins ont prouvé qu’ils étaient capables de payer le coût de l’adaptation locale.

Nous proposons deux hypothèses pouvant résoudre ce vieux paradoxe de l’adaptation locale en milieu marin : (i) une longue histoire de conditions hors équilibre (colonisation, expansion, fragmentation) a son importance dans l’existence et le maintien d’adaptations à l’hétérogénéité environnementale, (ii) les espèces marines sont souvent génétiquement sous-structurées par des incompatibilités endogènes cachées, des barrières génétiques, qui viennent coïncider secondairement avec des zones de changement environnemental.

Les bases génétiques et l’histoire de la différentiation adaptative dans des conditions marines seront étudiées expérimentalement par des approches de génomique des populations (« scan génomique ») et par des approches théoriques, en incorporant des variables pertinentes aux modèles et en développant des prédictions théoriques appropriées aux données expérimentales produites.

Les retombées scientifiques de Hi-Flo seront des publications sur la théorie de l’auto-stop en populations structurées, l’impact de l’histoire sur l’émergence et le maintien de l’adaptation locale, l’identification de polymorphismes adaptatifs chez des espèces à fort flux génique, la quantification de l’importance de l’adaptation dans le processus d’invasion en milieu marin. Nous anticipons un impact conceptuel du projet Hi-Flo sur une prise de conscience que les espèces marines sont souvent structurées par des incompatibilités génétiques endogènes dont la mise en évidence indirecte par l’étude de quelques marqueurs neutres est rendue difficile par la lenteur du processus de dérive chez ces espèces à taille efficace gigantesque. Les retombées environnementales de Hi-Flo seront une meilleure compréhension des processus d’invasion ou de prolifération en milieu marin, permettant d’apporter des clés pour une meilleure anticipation de ces phénomènes dans la gestion du littoral.

Liens Web

http://hi.flo.free.fr/

dates de début et d’échéance du programme

Du 01/01/2009 au 31/12/2011

Partenaires

  • Institut des Sciences de l’Evolution, UMR 555, 34095 Montpellier Cedex 5 (Porteur du projet).
  • Laboratoire de Génétique et Pathologie, IFREMER, 17390 La Tremblade
  • Littoral Environnement et Sociétés, CNRS UMR 6250, 17042 La Rochelle
  • Station Biologique de Roscoff, équipe Adaptation et Diversité en Milieu Marin, CNRS UMR 7144, 29682 Roscoff

Résultats

Revues internationales à comité de lecture

- Bierne N, Welch J, Loire E, Bonhomme F , David P (2011) The coupling hypothesis : why genome scans may fail to map local adaptation genes. Accepté Mol Ecol
- Bierne N (2010) The distinctive footprints of local hitchhiking in a varied environment and global hitchhiking in a subdivided population. Evolution sous presse.
- Boon E, Faure MF & Bierne N (2009) The flow of antimicrobial genes through a genetic barrier between Mytilus edulis and M. galloprovincialis. Journal of Molecular Evolution, 68:461-74.
- Faure B, Jollivet D, Tanguy A, Bonhomme F & Bierne N (2009). Speciation in the deep sea : multi-locus analysis of divergence and gene flow between two hybridizing species of hydrothermal vent mussels. PLoS ONE, 4:e6485.
- Szulkin M, Bierne N, David P (2010) Heterozygosity-fitness correlations : a time for reappraisal. Evolution. 64 : 1202-17.

Communications

- Bierne N (2009) Marqueurs moléculaires et sélection : une relation indirecte. Conférence invitée aux séminaires du département de Biologie de l’Université Laval à Québec.
- Bierne N (2010) The distinctive footprints of local hitchhiking in a varied environment and global hitchhiking in a subdivided population. Congrès annuel de la Société de Biologie Moléculaire et d’Evolution (SMBE) Lyon, 4-8 Juillet 2010.
- Bierne N (2010) Genetic draft in subdivided populations of marine species. “SEB Animal Section Symposium on Intra-specific diversity in aquatic animals”, Sète, 24-27 juin 2010.
- Gosset C, Faure MF, Glaser N, Bierne N (2010) The unforeseen history underlying the differentiation of two high Fst outlier loci in the mussel Mytilus galloprovincialis. “Modèles en écologie évolutive, séminaire pour doctorants”. CNRS Montpellier, 31 mai – 2 juin 2010.
- Gosset C, Faure MF, Glaser N, Bierne N (2010) The unforeseen history underlying the differentiation of two high Fst outlier loci in the mussel Mytilus galloprovincialis. “SEB Animal Section Symposium on Intra-specific diversity in aquatic animals”, Sète, 24-27 juin 2010.
- Rohfritsch A, Bierne N, Boudry P, Heurtebise S, Lapègue S (2008). Scanning the genome of the Pacific cupped oyster, Crassostrea gigas, for adaptative differentiation during geographic range expansion. World Conference on Marine Biodiversity, Valence, 11-15 september 2008.
- Rohfritsch A, Bierne N, Boudry P, Heurtebise S, Lapègue S (2010). Genomics of adaptation of the Pacific oyster, Crassostrea gigas, in the context of its geographic expansion in Europe. “SEB Animal Section Symposium on Intra-specific diversity in aquatic animals”, Sète, 24-27 juin 2010.
- A. Rohfritsch, V. Becquet, N. Bierne and P. Garcia (2010). « Analyse de novo du transcriptome du bivalve marin Macoma balthica dans l’objectif d’un scan génomique de la différenciation adaptative », Ecologie 2010, (Montpellier 2-4 septembre 2010)

publie le mercredi 10 avril 2013