Evolution comparée des génomes d’insectes. : évolution des familles multigéniques et adaptation chez les pucerons

• Auteur / Autrice : Morgane Ollivier
• Direction : Claude Rispe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et agronomie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest en cotutelle avec Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génome

Pucerons

Résumé

Les pucerons sont des insectes caractérisés par une grande plasticité phénotypique, car ils montrent une extrême variété de formes selon les conditions environnementales et au cours de leur cycle annuel. Ces variations de traits phénotypiques ont pour point de départ des gènes ou familles de gènes (l’amplification génique étant souvent un moyen d’augmenter l’éventail des phénotypes d’un organisme), spécifiques ou non de ce groupe, et doivent être sous l’influence de la sélection. Nous faisons donc l’hypothèse que la plasticité des pucerons se traduit par des signaux moléculaires tels que des taux d’évolution accélérés pour certains gènes importants dans la biologie de l’espèce et par la présence de familles multigéniques propres à ce groupe. Nous nous sommes intéressés à un trait biologique pouvant influencer le plus fortement l’évolution des gènes, le mode de reproduction. La théorie prédit en effet que les variations du taux de recombinaison et du taux d’investissement d’une espèce dans la reproduction sexuée influent directement sur l’évolution des gènes. Un des attendus théoriques est notamment que des organismes perdant la reproduction sexuée subissent une accumulation graduelle de mutations délétères entraînant finalement leur extinction (Muller, 1964). La présence chez les pucerons d’espèces sexuées et asexuées offre la possibilité de quantifier une éventuelle accumulation de mutations délétères, en fonction d’une perte plus ou moins récente de la sexualité. L’objectif global de ce travail est donc d’étudier les facteurs de sélection au niveau moléculaire en s’attachant particulièrement à i) évaluer le niveau de duplications chez les pucerons en général et entre différentes espèces du groupe, ii) détecter des gènes sous accélération évolutive en réponse à un processus adaptatif, iii) évaluer l’influence du mode de reproduction sur l’évolution des gènes. Ce travail a été mené en utilisant le génome complet de l’espèce de référence Acyrthosiphon pisum et des collections de gènes transcrits de huit autres espèces.

Aphids are insects characterized by an extreme phenotypic plasticity, as they show a great variety of forms depending on environmental conditions and during their annual life-cycle. These changes in phenotypic traits are initially governed by genes or genes families (gene amplification is often a way to increase the range of phenotypes of an organism), specific or not to this group, and may well be under the influence of selection. We therefore assumed that the plasticity of aphids results in molecular signals such as accelerated rates of evolution for some genes important in the biology of the species and the presence of gene families specific to this group. We are most interested in a biological trait which strongly influences the evolution of genes, the mode of reproduction. Theory predicts that changes in the rate of recombination and that the investment rate of a species in sexual reproduction have a direct influence on the evolution of genes. Models predict that the loss of sexual reproduction results in a gradual accumulation of deleterious mutations leading to the ultimate extinction of asexual species (Muller, 1964). The presence of sexual and asexual species in aphids makes it possible to quantify the accumulation of deleterious mutations, depending on a more or less recent loss of sexuality. The objective of this work was to study the factors of selection at the molecular level with special attention to i) assessing the level of duplication in aphids in general and between different species of the group, ii) detecting genes under accelerated evolution in response to an adaptive process, iii) evaluating the influence of reproductive mode on the evolution of genes. This work was conducted using the complete genome of the species Acyrthosiphon pisum and collections of gene transcripts for eigth other species.