Les cténophores : de leur position dans l'arbre des métazoaires (approche phylogénomique) à leur diversité taxonomique (phylogénie moléculaire et anatomie comparée)

Ctenophores : from their position in the metazoan tree (phylogenomic approach) to their taxonomical diversity (molecular phylogeny and compared anatomy)

• Auteur / Autrice : Paul Simion
• Direction : Michaël Manuel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Complexité du Vivant
• Date : Soutenance le 27/11/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution Paris Seine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyn Houliston, Maximilian Telford, Didier Casane, Nicole Boury-Esnault, Frédéric Delsuc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métazoaires

Anatomie comparée

Cténophores

Mots clés libres

Ctenophora

Phylogénomique

Anatomie comparée

Metazoa

Évolution

Résumé

Les cténophores représentent l’un des quatre embranchements animaux extérieurs aux Bilateria. La majoritédes espèces sont planctoniques et gélatineuses, et sont reconnaissables à leurs huit rangées de peignes dont lebattement permet la nage. Leur systématique est encore de nos jours mal comprise. L'anatomie descténophores offre peu de caractères aussi bien pour placer la lignée dans l’arbre des métazoaires, que pourétablir les relations de parenté au sein de l’embranchement et délimiter les espèces, et jusqu’à présent lesdonnées moléculaires n’ont pas permis de résoudre ces problèmes de manière satisfaisante. L’objectif de cetravail de thèse est de contribuer à améliorer notre compréhension de l'évolution des cténophores àdifférentes échelles taxonomiques. A l’échelle des métazoaires, la position phylogénétique des cténophores aété abordée par une approche phylogénomique. Un effort significatif a été réalisé pour améliorerl’échantillonnage taxonomique à travers le séquençage et l’assemblage des transcriptomes de 22 espèces denon-Bilateria (cténophores, cnidaires, spongiaires). Deux jeux de données indépendants ont été analysés, lepremier représentant une mise à jour d’une supermatrice existante de 128 gènes ; le second (4235 gènes)ayant été entièrement construit de novo via un protocole original comportant la mise au point de nouvellesméthodes pour traiter de manière semi-automatisée les principales sources potentielles d’artéfact(contaminations, paralogies, données manquantes). Les résultats contredisent certaines études récentes enmontrant que les spongiaires et non les cténophores représentent le groupe-frère des autres métazoaires. Laposition exacte de ces derniers reste à ce stade incertaine (trois options se présentant suivant les analyses). Al’échelle intra-phylétique, l'analyse d'un jeu de données comprenant les marqueurs ADNr 18S et InternalTranscribed Spacers (ITS), associée à des analyses de gènes dupliqués chez les cténophores et aux analysesphylogénomiques précédentes, a permis de résoudre une grande partie des relations phylogénétiques entre lesordres et les familles de cténophores, tout en permettant de préciser la position de la racine. Enfin, à uneéchelle taxonomique plus fine, une comparaison approfondie entre deux espèces du genre Pleurobrachia aumoyen de marquages immunohistochimiques montre le potentiel de ces techniques comme source denouveaux caractères structuraux « micro-anatomiques » à valeur diagnostique pour la délimitation etl’identification des espèces de cténophores. En conclusion, ce travail se veut une contribution au progrès dela systématique d’un embranchement encore méconnu et d’une grande importance pour la compréhensiondes évènements anciens de l’évolution animale.

Ctenophores are one of the four animal phyla positioned outside from the Bilateria. Most ctenophore species are planktonic and gelatinous, and are easily recognisable by their eight comb rows used for swimming. Ctenophore systematics remains nowadays poorly understood. Anatomical characters do not help much in placing them within the animal tree, and similarly the grounds for establishment of their internal phylogeny as well as delimitation of species are notoriously weak due to a paucity of informative morpho-anatomical characters. Until now, the use of molecular data has failed to improve significantly this situation. The aim of this PhD thesis was to bring a contribution to our understanding of ctenophore evolution at different taxonomic scales. At the metazoan level, the position of ctenophores was addressed using a phylogenomic approach. Taxonomic sampling was significantly improved through sequencing and assembly of transcriptomes of 22 non-bilaterian species (belonging to ctenophores, cnidarians and sponges). Two independent datasets were analysed, one consisting in an update of an existing supermatrix of 128 genes, the other one (4235 genes) having been entirely built de novo, thanks to a newly-devised semi-automated protocol intended to eliminate all major potential causes of artefacts (contaminations, paralogies, missing data). Results clearly contradict recent phylogenomic studies which claimed Ctenophora to be the most early-diverging animal lineage, our analyses instead supporting Porifera as the sister-group to other metazoans. The exact position of ctenophores remains however uncertain at this stage, different conditions of analyses yielding three contradictory hypotheses as open possibilities. At the intra-phyletic level, analyses of a ADNr 18S and ITS (internal transcribed spacers) dataset, together with study of duplicated genes and the results of phylogenomic analyses, allowed resolving most phylogenetic relationships between ctenophore orders and families, including the placement of the ctenophore tree root. Finally, at smaller taxonomic scale, in-depth comparison between two species of the genus Pleurobrachia using immunohistochemistry demonstrates the potential of these techniques for uncovering new structural “micro-anatomical” characters useful for diagnosis and identification of ctenophore species. It is our hope that this work will contribute to improving the systematics of a poorly known phylum of great importance for understanding early animal evolution.