Génomique de l’hybridation anthropogénique chez les moules Mytilus spp. et valeur sélective des hybrides

Genomics of anthropogenic hybridisation in Mytilus spp. mussels and hybrid fitness

• Auteur / Autrice : Alexis Simon
• Direction : Nicolas Bierne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'évolution et de la Biodiversité
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Patrice David
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Bierne, Patrice David, Florence Débarre, Oscar E. Gaggiotti, Maud Tenaillon, John W. Welch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Débarre, Oscar E. Gaggiotti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Introgression

Mytilus edulis

Génétique des populations

Mots clés libres

Génétique des populations

Zone hybride

Invasion

Introgression

Génomique

Population genetics

Hybrid zone

Invasion

Introgression

Genomics

Résumé

Les activités anthropiques sont en train de créer de nouveaux contacts entre des lignées génétiques différenciées, nous donnant accès à la phase initiale et à des réplicats de contacts secondaires. Le complexe M. edulis est composé d’un ensemble d’espèces et de lignées partiellement isolées reproductivement, présentant une grande diversité de contacts secondaires et de flux de gènes, constituant un modèle de choix pour l’étude de l’hybridation et de la spéciation. Nous avons profité de plusieurs évènements de contact secondaires, à la fois naturels, anthropiques, et expérimentaux, pour étudier leurs effets sur les patrons génomiques d’admixture. En effet, plusieurs évènements d’introduction de l’espèce M. galloprovincialis dans plusieurs ports français mais aussi en Norvège, provenant de lignées différentes et s’étant admixées avec les espèces locales, ont été identifiés d’abord à l’aide d’une centaine de marqueurs génétiques informatifs. Les populations portuaires forment des zones de contact à très fine échelle entre les populations introduites à l’intérieur des ports et les populations locales à l’extérieur. Ces populations portuaires présentent une introgression importante de gènes des lignées locales avec lesquelles elles sont en contact. La comparaison de ces évènements d’admixture anthropiques avec des cas impliquant d’autres lignées mais aussi avec des croisements expérimentaux ont permis d’identifier des parallélismes dans la distorsion des fréquences alléliques lorsque les mêmes lignées sont impliquées. Afin d’explorer les patrons génomiques produits par ces évènements, nous analysons 156 génomes de populations de référence et d’individus admixés. Cette analyse permet de montrer que les corrélations de distorsions entre évènements d’admixture sont conservés à l’échelle génomique. Enfin, un modèle théorique permettant de prédire la valeur sélective des hybrides a été développé en utilisant le cadre du modèle géométrique de Fisher. Ce modèle considère les interactions épistatiques à l’échelle du génome, émergeant de la co-adaptation des mutations produites lors de la divergence. Il permet entre autres de s’affranchir des limitations des modèles classiques d’incompatibilités génétiques tout en conservant des prédictions en accord avec la théorie et les données de l’isolement post-zygotique. Ce modèle, simple et flexible, permet de prédire de nombreuses observations empiriques de l’étude de l’hybridation, dont les distorsions de ségrégation chez les moules.Il permet enfin d'expliquer que les populations admixées retrouvent une valeur sélective élevée bien qu'aillant une combinaison d'allèles provenant des deux génomes parentaux.

Anthropogenic activities are creating new contacts between genetically differentiated lineages, providing access to the initial phase and replicates of secondary contacts. The complex M. eduliscontains several species and lineages partially reproductively isolated, exhibiting a large diversity ofsecondary contacts and levels of gene flow. It constitutes therefore a good model for the study ofhybridisation and speciation. We took advantage of several secondary contact events, both natural,anthropogenic and experimental, to investigate their effects on genomic admixture patterns. Indeed,events of M. galloprovincialis introduction from two different lineages, implicating admixture betweenthe introduced species and the native species, have been identified in several French ports and inNorway. The introduction has first been identified with a hundred ancestry informative markers.Mussel port populations are forming fine scale contact zones between the inside of the ports andlocal populations located outside. Those port populations exhibit an important rate of introgressionfrom local lineages with which they are in contact. The comparison of those anthropogenic admixtureevents with cases implicating other lineages and experimental crosses allowed us to identify parallelisms in allele frequency distortions when similar lineages are hybridising. In the aim of investigatingthe genomic patterns produced by such events, we analysed 156 genomes of reference and admixedpopulations, showing the correlation of distorsions between events is conserved at the genomic scale.Finally, we developed a theoretical model for the prediction of hybrid fitness using the frameworkof Fisher’s geometric model. This model takes into account genome scale epistatic interactions,emerging from the co-adaptation of mutations produced during divergence between the two lineages.The model is simple and flexible and predicts many empirical observations of hybridization researchincluding segregation distortions in mussels.Finally, it explains that admixed populations retrieve high fitness levelswhile being a combination of alleles from the two parental genomes.