La phylogénie des téléostéens acanthomorphes : approches paléontologique et moléculaire

The phylogeny of acanthomorph teleosts : palaeontological and molecular approaches

• Auteur / Autrice : Donald Davesne
• Direction : Philippe Janvier, Guillaume Lecointre, Cyril Gallut, Olga Otero
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systématique, Paléontologie
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Tassy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lionel Cavin, Matt Friedman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paula M. Mabee, Guillermo Orti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poissons

Phylogénie moléculaire

Téléostéens

Résumé

Les acanthomorphes sont un groupe de téléostéens principalement marins comprenant plus de 15000 espèces actuelles. Les relations de parenté entre les grands groupes d'acanthomorphes ont longtemps été très mal connues, jusqu'à l'arrivée des premières analyses utilisant la méthode cladistique sur des données morphologiques au début des années 1990. Les relations de parenté proposées par la morphologie ont par la suite été largement remises en question avec l'avènement de la phylogénie moléculaire une décennie plus tard. Ces nouvelles relations de parenté n'ont jamais été testées sur la base de la morphologie, ce qui a comme conséquence qu'à l'heure actuelle, plusieurs classifications existent en parallèle. De plus, les hypothèses sur les premières divergences de l'arbre des acanthomorphes (qui correspondent à la première phase de diversification du groupe, très certainement au début du Crétacé supérieur) sont contradictoires d'une étude moléculaire à l'autre. Notamment, certaines études moléculaires basées sur les génomes mitochondriaux rejettent la monophylie des acanthomorphes. Dans le cadre de cette thèse, mon objectif était d'aboutir à une hypothèse phylogénétique consensuelle pour la base de l'arbre des acanthomorphes, permettant de réconcilier les résultats moléculaires entre eux et avec la morphologie. Pour l'atteindre, j'ai constitué des jeux de données morphologiques dont l'échantillonnage taxonomique couvre suffisamment la diversité des acanthomorphes pour que les hypothèses moléculaires puissent être testées par la morphologie, ce que les précédents jeux de données morphologiques ne permettaient pas. Ces jeux de données incluaient pour la première fois des taxons fossiles, parmi les plus anciens acanthomorphes connus, présentant des combinaisons d'états de caractères inédites dans la nature actuelle. J'ai en parallèle constitué des jeux de données moléculaires, utilisant de multiples marqueurs mitochondriaux et nucléaires, dans l'objectif de mieux caractériser les sources d'incongruence entre les résultats. L'analyse de mes données morphologiques, mitochondriales et nucléaires a livré des topologies très largement congruentes entre elles. La fiabilité des clades ainsi retrouvés d'une analyse à l'autre est renforcée. C'est le cas par exemple du groupement entre les Gadiformes (morues) et les Zeiformes (saint-pierre). La monophylie des acanthomorphes est soutenue par toutes les données. Enfin, il est démontré que l'inclusion des taxons fossiles est cruciale pour obtenir des résultats cohérents. J'ai ainsi obtenu une phylogénie synthétique des acanthomorphes, proposant des synapomorphies pour les clades jusqu'à présent soutenus uniquement par les données moléculaires. Cette phylogénie est replacée dans un contexte temporel grâce aux taxons fossiles. L'approche intégrative adoptée dans cette thèse est prometteuse pour résoudre d'autres questions phylogénétiques complexes, en particulier pour des noeuds profonds

Acanthomorpha is a group a mainly marine teleosts including more than 15 000 extant species. Acanthomorph interrelationships were almost unknown until the first analyses using cladistic methodology on morphological characters in the beginning of the nineties. The relationships supported by morphology were largely contradicted when molecular phylogenetic studies became available a decade later. The new, "molecular" relationships have never been tested with morphology, which implies that today, several classifications coexist. Moreover, the phylogenetic hypotheses on the first dichotomies of the tree (that is, the first diversification of the group in the early Late Cretaceous) are contradictory from one molecular study to another. For example, some molecular studies based on mitogenomes reject acanthomorph monophyly. My objective during this PhD was to obtain a consensual phylogenetic hypothesis for the base of the acanthomorph tree, allowing reconciling molecular results together and with morphology. In order to obtain this, I constituted morphological datasets with a broad taxonomic sampling covering acanthomorph diversity enough for the molecular hypotheses to be tested by morphology – which previous morphological datasets did not allow. These datasets included fossil taxa for the first time, among which some of the oldest acanthomorphs known on record, that show character state combinations that are extinct today. In parallel, I built molecular dataset using numerous mitochondrial and nuclear markers, in order to better characterize the sources of the incongruence between results. The analysis of my morphological, mitochondrial and nuclear data yielded largely congruent topologies. The clades recovered from one analysis to another have then an increased reliability. For example, Gadiformes (cods) and Zeiformes (dories) are grouped together. Acanthomorph monophyly is supported by all data. The inclusion of fossil taxa is critical to obtain relevant results. In this PhD I obtained a synthetic phylogenetic hypothesis for acanthomorphs, proposing synapomorphies for the "molecular" clades. This phylogeny is replaced in a timeframe thanks to fossil data. The integrative approach I used in my PhD is promising to resolve many other complex phylogenetic questions, especially for deep nodes