Evolution de la diversité génétique neutre et sélectionnée en métapopulation

Evolution of neutral and selected genetic diversity in a metapopulation

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Porcher
• Direction : Claire Lavigne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Génétique des populations

Génétique quantitative

Arabidopsis thaliana

Résumé

Nous avons étudié les relations entre la variabilité génétique de marqueurs moléculaires neutres et celle de caractères polygéniques dans des métapopulations expérimentales en évolution, afin d'évaluer la pertinence de quelques indices (diversités de marqueurs, paramètres de la génétique quantitative) utilisés en biologie de la conservation pour estimer le potentiel adaptatif d'une population, c'est-à-dire son aptitude à répondre aux pressions de sélection. Nous disposions de 12 métapopulations de l'espèce Arabidopsis thaliana, dont nous contrôlions les tailles de populations et le régime de sélection (homogène ou hétérogène), afin d'obtenir plusieurs conditions de dérive et de sélection, et de tester leur influence sur l'évolution de la diversité génétique neutre et sélectionnée. Nous avons également utilisé des simulations pour prédire l'évolution de la variabilité génétique d'un caractère polygénique sélectionné et de la diversité de marqueurs neutres dans des métapopulations mimant notre dispositif expérimental. Nous montrons que la diminution observée de la diversité des marqueurs est conforme aux prédictions de notre modèle, alors que les estimations de la variabilité génétique de caractères quantitatifs ont un comportement inattendu, probablement dû aux variances des estimateurs et à des interactions génotype x environnement. De plus, les valeurs d'héritabilité ne rendent pas compte de la réponse observée à la sélection, qui est prédictible grâce aux seules différentielles de sélection. Nous discutons l'impact de ces résultats sur le choix des indices de potentiel adaptatif. Enfin, la structuration des marqueurs est influencée par la sélection : comme celle des caractères quantitatifs, elle est plus forte en sélection hétérogène, peut-être à cause de déséquilibres de liaison initiaux entre marqueurs et gènes contrôlant les caractères. Cette observation n'est pas prédite par les approches théoriques et a des conséquences en terme de détection de la sélection.

We investigated the relationship between the genetic diversity of molecular markers and the genetic variation of quantitative traits in evolving experimental plant metapopulations, in a view to assess the efficiency of several indices (diversity at molecular markers and quantitative genetics parameters) used by conservationists as estimators of evolutionary potential, i. E. The capacity of a population to respond to selection. Twelve metapopulations of the model species Arabidopsis thaliana were grown for 10 generations under controlled conditions of selection (spatially homogeneous or heterogeneous) and population size. Our aim was to investigate the influence of selection regime and genetic drift on the evolution of neutral and selected genetic diversity. We furthermore simulated numerically the evolution of several molecular markers and one quantitative trait to generate predictions about the evolution of genetic variation in metapopulations. The observed decrease in the level of genetic variation for markers was consistent with our theoretical predictions. On the contrary, quantitative genetic parameters exhibited unexpected behaviours, probably due to large sampling variance of measures or to genotype x environment interactions. Moreover, measures of heritability were not informative regarding the observed evolution of traits, the latter being predicted by selection differentials only. We discuss the significance of such results in terms of estimations of evolutionary potential. Finally, we show that the differentiation at a priori neutral marker loci is partially driven by selection: as for quantitative traits, differentiation is larger when selection is heterogeneous, possibly due to initial linkage disequilibria between markers and loci coding the quantitative traits. Such an effect of selection on differentiation at neutral markers has a potentially important influence on the possibility to detect selection by comparison of FstS and QstS.