Radiations évolutives, ''innovations clés'' et notions d'espèces dans le genre Euphorbia L. à Madagascar

• Auteur / Autrice : Xavier Aubriot
• Direction : Porter P. Lowry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la nature et de l'homme. Biologie végétale
• Date : Soutenance en 2012
• 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 ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Dubuisson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paul E. Berry, Hervé Sauquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Steven Dessein, Sophie Nadot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution

Classification

Madagascar

Analyse cladistique

Euphorbes

Résumé

Géant parmi les plantes à fleurs, le genre Euphorbia L. (~ 2000 taxa) est caractérisé par une diversité morphologique impressionnante et une distribution cosmopolite. Toutes les espèces d’euphorbes présentent néamoins une inflorescence très condensée, qui mime une fleur hermaphrodite et constitue la synapomorphie morphologique du genre. La variabilité morphologique des euphorbes, notamment lorsqu’elle est mise en relation avec leurs milieux de vie, constitue un sujet d’étude a priori particulièrement prometteur pour amorcer une description formelle des liens entre les plantes et leurs conditions environnementales. Malheureusement, ces travaux sont limités par notre connaissance parcellaire du genre tant au niveau de son alpha-taxonomie que de son histoire évolutive. Cette étude a utilisé l’exemple des euphorbes malgaches (~ 10% de la richesse spécifique du genre) pour explorer les notions d’espèces et de diversification dans le genre Euphorbia. En premier lieu, nous avons révisé la taxonomie d’un groupe d’euphorbe malgache encore peu documenté, le groupe d’E. Pachysantha ; deux espèces nouvelles pour la science ont été décrites. En vue de fournir une méthode d’identification sûre et rapide des espèces d’euphorbes malgaches, nous avons testé l’approche du barcoding ADN ; le succès rencontré nous permet de suggérer la généralisation de l’utilisation de cet outil à l’ensemble du genre. Nous avons étudié la diversification dans le temps d’un clade d’euphorbes malgaches hyper-diversifié, le clade GDD (Euphorbia sections Goniostema, Denisophorbia et Deuterocalli). Les reconstructions hylogénétiques inférées à partir de huit régions de l’ADN nucléaire et chloroplastique et d’un échantillonnage représentatif de la diversité spécifique du clade, ont été placées dans un cadre chronologique. A l’aide de méthodes statistiques, nous avons caractérisé le tempo de diversification du clade GDD au cours du temps. Dans le but d’élucider les liens entre la diversité morphologique des espèces de ce clade et leurs conditions environnementales, nous avons testé les relations entre quelques grands traits morphologiques et un jeu de variables climatiques ; des associations entre l’évolution de la succulence au sein de la section Goniostema et certaines variables climatiques ont été mises au jour. Compte tenu des avancées récentes dans la connaissance du genre Euphorbia, nous suggérons une extension de tous ces types de travaux à l’échelle du genre.

A giant among the flowering plants, the genus Euphorbia L. (~ 2000 taxa) is characterized by an impressive morphological diversity and a cosmopolitan distribution. Nonetheless, all species of Euphorbia share a very condensed infloresence that mimics a bisexual flower and constitutes the main morphological synapomorphy of the genus. The morphological diversity of the spurges, especially when it is associated with their habitats, becomes a particularly promising subject to attempt a more formal description of the ties between the plants and their environmental conditions. Unfortunately, these studies are limited by our incomplete knowledge of the genus both at the alpha taxonomy level as well as its evolutionary history. This study uses the example of the Malagasy euphorbias (with around 10% of the species richness of the genus) to explore the concepts of species and their diversification in Euphorbia. As a first step, we revised the taxonomy of a poorly documented group of Madagascan euphorbias, the group of E. Pachysantha, including the description of two species new to science. In order to provide a reliable and quick method to identify Madagascan euphorbias, we tested a DNA barcoding approach; the success of this method suggests that it may be more widely applicable in the genus. We also tested the diversification in time of a clade of hyper-diverse Malagasy euphorbias, namely the GDD clade (Euphorbia sections Goniostema, Denisophorbia and Deuterocalli). The hylogenetic reconstructions inferred from sequences of eight chloroplast and nuclear DNA regions and a representative sampling of the species diversity of the clade were placed within a chronological context. Using appropriate statistical techniques, we characterized the tempo of diversification of the GDD clade through time. With the aim of elucidating the ties between the morphological diversity of the species of this clade and their environmental conditions, we tested the relationships among several major morphological traits and a series of climatic variables; several associations between the evolution of succulence and some climatic variables have been discovered. Taking into account the recent advances in our knowledge of Euphorbia worldwide, we suggest that all these kinds of studies should be applied to the rest of the genus.