Histoires évolutives et spéciation chez les Zostérops des Mascareignes (Zosteropidés)

Evolutionary history and speciation in Mascarene white-eyes (Zosteropidae)

• Auteur / Autrice : Maëva Gabrielli
• Direction : Christophe Thébaud, Borja Milá
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, biodiversité et évolution
• Date : Soutenance le 03/07/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution et Diversité Biologique (Toulouse ; 2003-2023)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métagénomique

Espèces (biologie) -- Isolement

Zostérops des Mascareignes

Mots clés libres

Différenciation

Sélection

Isolement géographique

Inférences démographiques

Génomique des populations

Iles

Zosterops

Differentiation

Selection

Geographical isolation

Demographic inferences

Population genomics

Islands

Zosterops

Résumé

Comprendre la formation des espèces constitue un enjeu majeur en biologie évolutive. Avec l'essor des techniques de séquençage, cette question peut maintenant être adressée à une échelle génomique. En particulier, l'identification des régions génomiques sous sélection positive et qui pourraient agir comme des barrières au flux de gènes revêt une importance particulière puisque ces régions pourraient être impliquées dans l'édification de l'isolement reproducteur, conduisant à terme à la spéciation. Les Zostérops des Mascareignes fournissent un système de choix pour comprendre les processus impliqués dans la spéciation. En particulier, le Zostérops gris de La Réunion, un petit passereau endémique de l'île volcanique de La Réunion dans l'archipel des Mascareignes, comporte quatre formes géographiques qui diffèrent dans la coloration de leurs plumages et présentent des distributions parapatriques au sein de l'île. Ce système est idéal pour tenter d'identifier les régions génomiques qui se différencient aux prémices de la divergence. En utilisant des marqueurs génomiques (SNP) répartis dans l'ensemble du génome pour des centaines d'individus, nous étudions tout d'abord l'histoire évolutive des différentes formes géographiques du Zostérops gris de La Réunion à l'aide d'inférences phylogénétiques. Nos résultats soutiennent fortement l'hypothèse d'une diversification intra-île, et soulignent le rôle de la forte sélection et de la faible dispersion dans la divergence. Nous utilisons ensuite des génomes complets afin d'analyser les paysages génomiques de la différenciation entre les formes géographiques du Zostérops gris de la Réunion et entre le Zostérops gris de La Réunion et d'autres espèces étroitement apparentées. Nos résultats montrent que l'incorporation de l'information des taux de recombinaison améliore la détection d'îlots de différenciation chez le Zostérops gris de La Réunion qui reflètent probablement une sélection en cours. Enfin, nous étudions les impacts d'évènements climatiques et géologiques passés sur les trajectoires évolutives de trois Zostérops des Mascareignes. Nos résultats suggèrent que les évènements locaux à l'échelle de l'île de La Réunion ou de Maurice pourraient être le principal moteur des trajectoires démographiques dans ce système. Dans l'ensemble, les résultats de cette thèse complètent notre compréhension de l'origine de la diversité dans les îles océaniques lointaines et au-delà.

Understanding how new species arise is a longstanding question in evolutionary biology. With the recent and major progress in sequencing technologies, this question can now be addressed using genome-wide data. The identification of genomic regions under positive selection and that may act as barriers to gene flow is of particular importance as these regions might be involved in the build-up of reproductive isolation, ultimately leading to speciation. Mascarene white-eyes provide an outstanding system to unravel the processes leading to the formation of new species. In particular, the Reunion grey-white eye, a small passerine bird endemic to the small volcanic island of Reunion in the Mascarene archipelago, comprises four geographic forms that differ strikingly in their plumage colouration and are parapatrically distributed within the island. This system is ideal to try identifying the genomic regions differentiating at the onset of divergence. Using data from genome-wide Single Nucleotide Polymorphism (SNP) markers in hundreds of individuals, we first investigate the evolutionary history of the different geographic forms of the Reunion grey white-eye using phylogenetic inferences. Our results provide strong support in favour of within-island diversification, and highlight a role of both strong selection and low dispersal in driving divergence. We then use complete genome sequences to analyse genomic landscapes of differentiation between Reunion grey white-eye geographic forms and between the Reunion grey white-eye and closely related species. Our findings show that incorporating recombination rate information improves the detection of islands of differentiation in the Reunion grey white-eye that may reflect ongoing selection. Finally, we investigate the impacts of geological and climatic events on the evolutionary trajectories of three Mascarene white-eyes. Our findings suggest that local events in Mauritius or Reunion may be the main driver of demographic trajectories in this system. Overall, this thesis furthers our understanding of the origin of diversity in remote oceanic islands and beyond.