Potentiel évolutif des réponses transcriptomiques et phénotypiques vis-à-vis du stress d’origine anthropique : le cas de Lymnaea stagnalis exposée aux pesticides

• Auteur / Autrice : Anthony Bouétard
• Direction : Laurent Lagadic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique des populations

Écotoxicologie

Résumé

Les contaminations répétées par les pesticides des milieux aquatiques lentiques situés dans les zones agricoles, peuvent influencer l’évolution des populations d’organismes non-cibles qui y sont inféodées, notamment pour les espèces ayant une faible capacité de dispersion. L’objectif de la thèse fut d’évaluer le potentiel évolutif de réponses moléculaires au stress, chez un gastéropode aquatique, Lymnaea stagnalis afin de tester l’influence de la sélection sur la divergence des populations. L’hypothèse de divergence adaptative a été testée sur un ensemble de 14 populations naturelles neutralement différenciées (FST = 0,282) et contrastées du point de vue de leur degré d’exposition aux pesticides. Les traits d’histoire de vie étudiés montrent des patrons de divergence compatibles avec la sélection diversifiante, homogénéisante, ou avec l’hypothèse neutre (QST-FST). Le type d’habitat apparaît comme le principal facteur de divergence inter-population mais les résultats suggèrent une action sélective de la pression pesticide vers une fécondité accrue, comme réponse possible à la réduction de survie précoce. Du point de vue moléculaire, la réponse transcriptionnelle de gènes candidats au diquat, pesticide modèle pro-oxydant, s’est avérée plus marquée que les activités enzymatiques correspondantes. A l’échelle du transcriptome (RNAseq), l’analyse préliminaire de la variation génétique sur un sous-jeu de quatre populations, montre en premier lieu une concordance remarquable avec la divergence neutre. L’effet du diquat semble s’exprimer essentiellement via son interaction avec la population, suggérant des patrons de réponse très différents ainsi qu’une plus faible sensibilité à l’herbicide dans les populations historiquement exposées. Globalement, cette étude révèle une grande variabilité, indiquant un fort potentiel évolutif chez cette espèce, et fournit de nouveaux arguments en faveur de la prise en compte de la variation génétique dans les procédures d’évaluation du risque écologique.

Repeated pesticides contaminations of lentic freshwater systems located within agricultural landscapes may affect population evolution in non-target organisms, especially in species with a fully aquatic life cycle. The main objective was to assess the evolutionary potential of molecular responses to stress in a freshwater gastropod, Lymnaea stagnalis, through an approach designed to test for population adaptive divergence due to pesticide pressure. The hypothesis of adaptive divergence was tested using a QST-FST approach on a set of 14 natural populations neutrally differenciated (FST = 0,282), from contrasted environments with respect to pesticide pressure. Different patterns were obtained according to the studied life history traits, from neutrality, to divergent and homogenizing selection. Habitat type was shown to be the main factor responsible for population genetic divergence. However, a possible selective effect of anthropogenic stress was also suggested on some traits (enhanced reproduction ability as a response to decreased survival at hatching). Regarding molecular responses to diquat, a pro-oxidant herbicide, results based on candidate genes revealed more pronounced or detectable effects at transcriptional than at more functional level (enzyme activities). At the transcriptomic scale (RNAseq), preliminary investigations based on a subset of four populations, revealed a pattern remarkably consistent with population neutral divergence. Consistently, statistical analyses show that the effect of diquat expressed mostly through its interaction with population, which suggests very different patterns of response according to populations. Results also suggested a possibly reduced sensitivity to diquat in exposed populations, as compared to reference ones. Overall, high genetic variability observed both within and between populations, is indicative of high evolutionary potential, and provides additional arguments to take genetic variation into account in procedures of ecological risk assessment