Dynamique de l'adaptation : théorie et confrontation aux données expérimentales

• Auteur / Autrice : Guillaume Martin
• Direction : Philippe Jarne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'évolution
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : École nationale supérieure agronomique (Montpellier ; 1960-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adaptation (biologie)

Artemia

Génétique des populations

Recombinaison génétique

Mutation (biologie)

Mots clés libres

Réponse à la sélection

Résumé

L'un des buts ultimes de la biologie évolutive est de comprendre la dynamique de l'adaptation et les facteurs qui l'affectent. Toutefois, malgré de récents développements, les théories de l'adaptation restent cantonnées à des prédictions qualitatives. L'une des raisons en est que l'on sait mal prédire la relation entre mutation et valeur sélective (fitness). Durant cette thèse, j'ai développé un modèle permettant une telle prédiction. J'ai ensuite validé ce modèle à partir de données empiriques existantes chez des espèces modèles. Cette approche a permis de dégager des tendances générales pour la distribution de l'effet des mutations sur la fitness, et pour sa variation entre espèces et entre environnements. Elle a également permis de proposer des prédictions testables pour la vitesse de l'adaptation dans les études d'évolution expérimentale en milieux contrôlés. J'ai aussi développé des protocoles expérimentaux pour tester mon modèle sur le crustacé Artemia. Bien qu'encore à l'état de préliminaire, cette dernière approche pourrait permettre de tester les théories de l'adaptation au laboratoire mais aussi in natura. Enfin, j'ai étudié l'impact de deux facteurs limitant l'adaptation : la dérive génétique et le système de reproduction, ainsi que l'effet de leur interaction sur la vitesse de l'adaptation. Cette approche a permis d'étudier comment, dans des populations soumises à dérive génétique (y compris en populations structurées), la recombinaison permet d'augmenter significativement la vitesse d'adaptation. La reproduction sexuée peut en retour être favorisée dans ce contexte.

One of the main goals of evolutionary biology is to understand the dynamics of adaptation and the factors influence it. Howeve,r despite recent developments, theories of adaptation remain limited to qualitative predictions. On reason for this is a lack of a general analtytic approach to model the relationship between mutation and fitness. During this PhD, I developed such an approach. I then validated the model using the existing empirical data in variousmodel species. This approach allowed to detect some general trends in the distribution of mutation fitness effects, its variation across species and across environments. It also allowed to make testable predictions for the speed of adaptation to a new environment in evolution experiments in controlled conditions. I also developed protocols to test the model in the crustacean Artemia. Although still in a preliminary phase, I suggest that this approach could eventually allow to test theories of adaptationt both in the laboratory and in natura. ' Finaly, I studied the influence of two factors limiting adaptation: genetic drift, and the genetic system, including the effect of their interaction on the speed of adaptation. Ln particular, I showed, using an analytic model, that in subdivided populations, recombination allows to increase the speed of adaptation, and that sexual reproduction can then in turn be favoured by this mechanism.