De l’expression des gènes à l’adaptation génétique : aperçu des dynamiques spatio-temporelle chez le complexe d’espèces cryptiques d’Alexandrium minutum

From gene expression to genetic adaptation : insights into the spatio-temporal dynamics of Alexandrium minutum cryptic species complex

• Auteur / Autrice : Gabriel Metegnier
• Direction : Christophe Destombe, Mickaël Le Gac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Évolution et écologie
• Date : Soutenance le 29/10/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolutionary biology and ecology of algae (Roscoff, Finistère ; 2014-....) - DYNECO/PELAGOS Laboratoire d'Ecologie Pélagique (Ifremer) (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Éric Thiébaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Vandenkoornhuyse
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Maria Ferrante, Allan D. Cembella

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microorganismes -- Analyse

Plasticité phénotypique

Différenciation (biologie)

Expression génique

Mots clés libres

Expression de gènes

Différentiation génétique

Divergence

Plasticité phénotypique

Métatranscriptomique

Micro-organisme

Gene expression

Geneteci adaptation

Divergence

Phenotypic plasticity

Metatranscriptomics

Micro-organism

Résumé

Les populations naturelles sont confrontées à des changements environnementaux. Pour y faire face, différentes réponses ont été sélectionnées au cours de l'évolution. Parmi elles se trouvent la plasticité phénotypique et l'adaptation génétique. Etudier les liens existants entre elles est une manière de comprendre les dynamiques des populations et de prévoir leurs réponses à un environnement changeant. Dans la présente étude, je me suis attaché à étudier ces liens à plusieurs échelles (intra- et interspécifique), chez le complexe d'espèces cryptiques de la micro-algue Alexandrium minutum, et ce à la fois in vitro et in situ. En ce qui concerne la plasticité phénotypique, ces deux espèces proches montrent de profondes différences, soulignant les liens entre divergence génétique et écologique. Au niveau intraspécifique, il apparaît que face à des variations de facteurs abiotiques, les populations ajustent les niveaux d'expression de certains gènes (notamment impliqués dans des fonctions de motilité et d'interactions intercellulaires dans des environnements froids à faible salinité). D'autre part, les populations montrent de la différentiation génétique à la fois à faible échelle spatiale, au cours du temps, et lorsque la communauté change. Pour conclure, il existe une interaction directe entre divergence génétique et changements d'expression de gènes. En plus de poser de nombreuses questions quant aux capacités de réponse des populations, ces résultats soulignent comment plasticité phénotypique et changements génétique sont liés et interagissent. Ils offrent une perspective nouvelle sur les mécanismes qui sous-tendent les réponses des populations à leur environnement.

Natural populations face environmental changes. In this context, different responses were evolutionnary selected. Among them are phenotypic plasticity and genetic adaptation. Studying the links between these two types of response is a way to understand population dynamics and to predict how they may respond to a changing environment. In the present Ph.D thesis, I focused on studying these links at several scales (intra- and interspecific), in the cryptic species complex of the microalga Alexandrium minutum, both in vitro and in situ. With respect to phenotypic plasticity, these two closely related species show profound differences, highlighting the links between genetic and ecological divergence. At the intraspecific level, it appears that, when facing abiotic factors variations, populations adjust the expression levels of certain genes (notably involved in motility related functions and intercellular interactions under low-salinity and cold environments). On the other hand, populations show genetic differentiation at both small spatial scale, over time, and when the community changes. To conclude, there is a direct interaction between genetic divergence and changes in gene expression. In addition to asking many questions about the response capabilities of populations, these results highlight how phenotypic plasticity and genetic changes are linked and interact. They offer new perspectives on the mechanisms underlying population responses to their environment.