Le milieu aquatique souterrain, laboratoire de l’évolution

Christophe Douady, UMR CNRS 5023 écologie des hydrosystèmes fluviaux, université Claude Bernard, Lyon 1

vendredi 4 décembre 2009, à 11 heures, bâtiment Gabriel, amphithéâtre Ampère 

Depuis Darwin, le milieu souterrain fascine les biologistes. Il n’y a que peu de doute que cette fascination soit due au caractère atypique des organismes qui le peuplent. Dépigmentés, aveugles, graciles avec de longs appendices, ces organismes, généralement considérés comme des reliques phylogénétiques, tranchent résolument avec leurs homologues de surface. Toutefois, il serait aujourd’hui inexact de réduire le milieu souterrain à un cabinet de curiosités que l’on étudie comme l’on collectionne des timbres. L’image la plus appropriée est certainement celle d’un laboratoire où des expériences évolutives se développent à l’abri de nos yeux. Caractérisés par l’absence de rayonnement solaire, ce qui entraine une relative oligotrophie, mais aussi par une très forte fragmentation spatiale et une relative stabilité temporelle, ces milieux induisent des pressions de sélection extrêmement différentes de celles opérant sur les milieux de surface. De plus, la colonisation de ces milieux par des organismes de surface s’est produite à de multiples reprises et à de nombreuses périodes géologiques. Ainsi le milieu souterrain nous offre des réplications indépendantes, sériées dans le temps, du phénomène d’adaptation à un changement drastique de niche écologique. Ceci constitue donc une opportunité unique pour étudier les processus évolutifs.

Nos travaux exploitent cette situation pour mieux appréhender les principes et les processus contrôlant:

– la distribution géographique des lignées génétiques. En effet, l’incorporation de données d’origine génétique dans l’analyse des distributions géographiques a profondément modifié la compréhension que nous avions de ces principes. Cette nouvelle approche, plus connue sous le nom de phylogéographie, s’est longtemps concentrée sur l’analyse de vertébrés ou d’angiospermes terrestres. Par l’inclusion de modèles souterrains aquatiques, nous avons pu généraliser le rôle des recolonisations post-glaciaires mais aussi celui des refuges continentaux en marge des zones englacées. En outre, ces analyses nous ont permis de mettre à jour un important taux de biodiversité cachée, c’est à dire de révéler l’existence de nombreux taxons morphologiquement identiques mais génétiquement divergents.

– l’adaptation moléculaire à de nouvelles niches écologiques. En nous focalisant sur l’évolution des gènes codant pour l’opsine (un constituant cellulaire majeur de détection des stimuli lumineux), nous avons démontré que ces gènes subissaient une évolution régressive chez de nombreux groupes de crustacés. Outre la détection de mutation non sens, cette évolution régressive est caractérisée par de nombreuses délétions induisant des décalages du cadre de lecture

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Le milieu aquatique souterrain, laboratoire de l'évolution

Christophe Douady, UMR CNRS 5023 écologie des hydrosystèmes fluviaux, université Claude Bernard, Lyon 1

vendredi 4 décembre 2009, à 11 heures, bâtiment Gabriel, amphithéâtre Ampère 

Depuis Darwin, le milieu souterrain fascine les biologistes. Il n’y a que peu de doute que cette fascination soit due au caractère atypique des organismes qui le peuplent. Dépigmentés, aveugles, graciles avec de longs appendices, ces organismes, généralement considérés comme des reliques phylogénétiques, tranchent résolument avec leurs homologues de surface. Toutefois, il serait aujourd'hui inexact de réduire le milieu souterrain à un cabinet de curiosités que l'on étudie comme l'on collectionne des timbres. L'image la plus appropriée est certainement celle d'un laboratoire où des expériences évolutives se développent à l’abri de nos yeux. Caractérisés par l’absence de rayonnement solaire, ce qui entraine une relative oligotrophie, mais aussi par une très forte fragmentation spatiale et une relative stabilité temporelle, ces milieux induisent des pressions de sélection extrêmement différentes de celles opérant sur les milieux de surface. De plus, la colonisation de ces milieux par des organismes de surface s'est produite à de multiples reprises et à de nombreuses périodes géologiques. Ainsi le milieu souterrain nous offre des réplications indépendantes, sériées dans le temps, du phénomène d'adaptation à un changement drastique de niche écologique. Ceci constitue donc une opportunité unique pour étudier les processus évolutifs.

Nos travaux exploitent cette situation pour mieux appréhender les principes et les processus contrôlant:

- la distribution géographique des lignées génétiques. En effet, l'incorporation de données d'origine génétique dans l'analyse des distributions géographiques a profondément modifié la compréhension que nous avions de ces principes. Cette nouvelle approche, plus connue sous le nom de phylogéographie, s'est longtemps concentrée sur l'analyse de vertébrés ou d'angiospermes terrestres. Par l'inclusion de modèles souterrains aquatiques, nous avons pu généraliser le rôle des recolonisations post-glaciaires mais aussi celui des refuges continentaux en marge des zones englacées. En outre, ces analyses nous ont permis de mettre à jour un important taux de biodiversité cachée, c'est à dire de révéler l'existence de nombreux taxons morphologiquement identiques mais génétiquement divergents.

- l'adaptation moléculaire à de nouvelles niches écologiques. En nous focalisant sur l'évolution des gènes codant pour l'opsine (un constituant cellulaire majeur de détection des stimuli lumineux), nous avons démontré que ces gènes subissaient une évolution régressive chez de nombreux groupes de crustacés. Outre la détection de mutation non sens, cette évolution régressive est caractérisée par de nombreuses délétions induisant des décalages du cadre de lecture

extrait:

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titre:

Le milieu aquatique souterrain, laboratoire de l'évolution

intervenant:

Christophe Douady

date:

vendredi 4 décembre 2009