Suivi des modèles de domestication et de gestion des chevaux chez les mâles et les femelles à l'aide de séries chronologiques d'ADN ancien

Tracking patterns of horse domestication and management in males and females using ancient DNA time-series

• Auteur / Autrice : Noursen Ntoucha Ali
• Direction : Ludovic Orlando
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Anthropobiologie
• Date : Soutenance le 10/03/2022
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d’Anthropobiologie et de Génomique de Toulouse (2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Éric Crubézy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Morgane Gibert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Barrey, Pierre Pontarotti, Gabriel Marais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génomique

Cheval

ADN fossile

Mots clés libres

ADN ancien

Génomique

Domestication

Évolution

Cheval

Ancient DNA

Genomics

Domestication

Evolution

Horse

Résumé

La domestication des chevaux a commencé il y a environ 5,500 ans dans les steppes d'Asie centrales. Ce processus a eu un impact profond sur l'histoire de l'humanité, car les chevaux fournissaient aux humains un transport rapide et facilitaient la propagation des biens, des maladies et des cultures. Après la domestication, l'histoire évolutive des chevaux a été façonnée par les humains, ce qui a entraîné la formation de centaines de races domestiques au moyen de la sélection artificielle, tout en conduisant finalement à l'extinction de toutes les populations vraiment sauvages. Aujourd'hui, les mâles et les femelles ne contribuent plus de manière symétrique au processus de reproduction ce qui entraîne un biais de ce côté. En effet, les lignées les plus importantes sur le plan économique sont confrontées à une sélection intensive d’individus de sexe masculins, les étalons. Dans les premiers stades de la domestication du cheval, des stratégies de gestion similaires basées sur un tel biais de reproduction des mâles étaient déjà en place. De nos jours, cette stratégie reste en place mais elle est controversée. Cette thèse de doctorat vise à répondre à la question de la contribution des mâles et des femelles dans le processus d'élevage des chevaux. Pour se faire, des analyses ont été faites tout d’abord en suivant les modèles de variation de l'ADN mitochondrial et du chromosome Y dans l'espace et le temps. Tout d’abord, nous avons utilisé la modélisation bayésienne Skyline avec des échantillons d’ADN ancien. Nous avons analysé 266 échantillons d’ADN ancien mitochondrial et 76 échantillons de chromosome Y de cheval, ces deux groupes sont datés au radiocarbone et appartiennent à la lignée domestique moderne (DOM2). Cela nous a permis de reconstituer les trajectoires démographiques des deux sexes à travers le temps et l'espace. Nos résultats suggèrent que les lignées DOM2 maternelles et paternelles ont connu une expansion démographique massive et parallèle à partir de la fin du 3e millénaire avant notre ère, indiquant qu'aucune reproduction n'a été influencée par le sexe à l'époque. Au-delà des chevaux, cette thèse s'est attachée à évaluer les stratégies de gestion d'autres ressources équines, comme les ânes et leurs hybrides de première génération, connus pour leur importance économique et symbolique. Ici, des données de séquençage d'ADN ancien peu profondes traitées par le pipeline de calcul Zonkey ont révélé que les chevaux étaient l'espèce dominante à toutes les époques. Ces données ont également révélé des changements dynamiques dans l'importance relative des autres espèces et des équilibres sexuels dans divers contextes sociaux, géographiques et temporels.

Horse domestication started ~5.5 thousand years ago in the steppes of Central Asia.This process had a deep impact on human history, as horses provided humans with rapid transportation and facilitated the spread of goods, diseases and cultures. Following domestication, the evolutionary history of horses was shaped by humans, which resulted in the formation of hundreds of domestic breeds by means of artificial selection and admixture, while ultimately leading to the extinction of all truly wild populations. Today, males and females do not contribute symmetrically to the breeding process, with most economically important bloodlines facing extensive selection through stallions.The extent to which management strategies based on such a skewed male reproductive bias were already in place in the early stages of horse domestication remains contentious. This PhD thesis set out to answer this question, by tracking the contribution of males and females in the horse breeding process by following temporal patterns of mitochondrial DNA and Y chromosome variation through space and time using ancient DNA evidence and Bayesian Skyline modeling. We analyzed 266 and 76 radiocarbon dated ancient mtDNA and Y horse chromosomes, all belonging to the modern domestic lineage (DOM2). This allowed us to reconstruct demographic trajectories for both sexes through time and space. Our results suggested that both maternal and paternal DOM2 lineages experienced a massive, parallel demographic expansion from the late 3rd millennium BCE, indicating that no sex biased reproduction at the time. In addition to horses, this PhD thesis set out to assess management strategies of other equine resources, such as donkeys and their first-generation hybrids, which are notorious for their economic and symbolic importance. Here, shallow ancient DNA sequencing data processed through the Zonkey computational pipeline revealed horses as the dominant species throughout all time periods, but also dynamic shifts in the relative importance of other species and sex balances in various social, geographic and temporal contexts.