Réponses microévolutives et coûts adaptatifs de populations de Caenorhabditis elegans exposées à des stress environnementaux

Microevolutionary responses and adaptive costs of Caenorhabditis elegans populations exposed to environmental stress

• Auteur / Autrice : Morgan Dutilleul
• Direction : Simon Galas, Jean-Marc Bonzom
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 12/03/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 1 en cotutelle avec Université du Québec à Montréal
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) (Fontenay-aux-Roses ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Estelle Bilak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simon Galas, Jean-Marc Bonzom, Estelle Bilak, Luc De Meester, Pedro Peres-Neto, Denis Réale
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Charmantier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variabilité génétique

Microorganismes -- Mutation

Résistance à la pollution

Écophysiologie

Écotoxicologie

Résistance au stress

Caenorhabditis elegans

Mots clés libres

Évolution expérimentale

Coûts adaptatifs

Stress environnementaux

Génétique quantitative

Caenorhabditis elegans

Pollution

Experimental evolution

Costs of adaptation

Environmental stress

Quantitative genetics

Caenorhabditis elegans

Pollution

Résumé

L'évolution contemporaine des organismes vivants est de plus en plus dépendante des perturbations d'origine anthropique. En particulier, la pollution amplifie l'intensité des pressions de sélection auxquelles sont soumises les populations. Or ces changements peuvent avoir des effets négatifs sur la vie des individus, la démographie des populations, mais aussi, au cours des générations, sur leurs caractéristiques phénotypiques et génétiques. Ainsi en réponse aux pressions de sélection, des changements microévolutifs sont susceptibles de se manifester. Mais ces phénomènes entraînent en parallèle la mise en place de coûts adaptatifs qui fragilise le maintien des populations. Il est donc indispensable de développer nos connaissances sur l'évolution des populations en milieu pollué. Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer les réponses microévolutives de populations de C. elegans, exposées à diverses pollutions et à mesurer les coûts adaptatifs de ces microévolutions. Ces populations ont été exposées expérimentalement, durant 22 générations, à une forte concentration en uranium et/ou en chlorure de sodium. Nous avons mis en évidence une différentiation génétique des populations exposées, associée à augmentation de la résistance, au cours du temps. La vitesse des réponses évolutives était dépendante des conditions d'exposition et de leurs effets sur l'expression de la structure génétique des traits d'histoire de vie. Ces phénomènes ont pu être reliés à des coûts adaptatifs, comme une réduction de la fertilité, dans de nouveaux environnements stressants (ex : augmentation de la température) ou en l'absence de stress. Ce projet nous a permis de mieux identifier comment une exposition à un ou deux polluants peut affecter la réponse évolutive de populations de C. elegans et d'évaluer les conséquences sur leur sensibilité.

The contemporary evolution of organisms is largely dependent on anthropogenic disturbances. In particular, the pollution amplifies the intensity of selection pressures suffered by populations. However, these changes may have negative effects on the life of individuals, the demographics of the populations, and its phenotypic and genetic characteristics over generations. Thus, microevolutionary changes are likely to occur in response to selection pressures. These phenomenon lead to collateral damages: adaptive costs. Populations can be more susceptible to many environmental changes. Hence, it is essential to expand our knowledge on the evolution of populations in polluted environment. In this context, our study aims to determine the microevolutionary response of C. elegans populations exposed to different pollutions, and to measure their costs of adaptation. Populations were experimentally exposed for 22 generations to a high concentration of uranium and/or sodium chloride. We confirmed the genetic differentiation between populations with an increase of resistance in populations exposed to different pollutions. The speed of evolutionary responses depended on exposure conditions and their effects on the expression of the genetic structure of life history traits. Microevolutionary changes were linked to costs of adaptation, such as reduced fertility, in stressful novel environments (e.g. fast temperature raise) or in the absence of stress. This project allowed us to better identify how exposure to one or two pollutants affects the evolutionary response of C. elegans populations and evaluate the impact on their sensitivity to environmental conditions.