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Hybridation et polyploïdie dans le complexe d'espèces Daphnia pulex et leurs effets sur l'évolution d'un transposon

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Vergilino, Roland (2011). Hybridation et polyploïdie dans le complexe d'espèces Daphnia pulex et leurs effets sur l'évolution d'un transposon. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 242 p.

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Résumé

Les différentes composantes des génomes et leur agencement sont issus de
divers processus moléculaires. L'activité des éléments transposables (i.e.
séquences d'ADN capables de se déplacer et se multiplier dans le génome) et
l'augmentation du niveau de ploïdie (i.e. ensemble du nombre de chromosomes du
noyau cellulaire) semblent avoir eu des rôles importants dans l'évolution de
l'architecture des génomes des eucaryotes pluricellulaires. La polyploïdie se
rencontre principalement chez les plantes mais elle se rencontre épisodiquement
aussi dans des taxons animaux. De plus plusieurs évènements de doublement de
génome semblent avoir eu un impact sur la diversification des vertébrés. Les
éléments transposables et la polyploïdie auraient des impacts non négligeables sur
la diversification phénotypique des êtres vivants. Leur variation serait alors soumise
à des processus sélectifs. Ces deux phénomènes pourraient interagir pour structurer
les génomes. Selon différentes théories, l'augmentation du niveau de ploïdie aurait
pour conséquence une augmentation du nombre d'insertions d'éléments
transposables dans le génome. Les études empiriques principalement basées sur
des plantes allopolyploïdes ont mis en évidence une activation des éléments
transposables lors de la formation dans les génomes polyploïdes, toutefois la plupart
de ces études montrent une perte du nombre d'insertions. Peu d'études se sont
focalisées sur l'interaction entre la polyploïdie et les éléments transposables chez les
animaux.
Cette thèse de doctorat avait plusieurs objectifs. D'une part, cette thèse devait
éclaircir l'histoire évolutive du complexe d'espèces Daphnia pu/ex. D'aurtre part, à
partir de cette description, il était possible de tester l'effet du niveau de plo"idie sur un
élément transposable de classe Il, Pokey, en nature dans le complexe Daphnia
pu/ex. Daphnia pu/ex est un petit crustacé d'eau douce. Les espèces de ce
complexe se retrouvent dans les étangs et les lacs d'Amérique du Nord et d'Europe.
Il existe une variation du mode de reproduction dans les populations
(parthénogénétique cyclique ou obligatoire). Des lignées hybrides diploïdes et
polyploïdes ont des origines multiples. Ce complexe présente un patron de
polyploïdie géographique avec des diploïdes dans les régions tempérées et des
polyploïdes dans les régions subarctiques et arctiques. L'importance de l'hybridation
et le niveau de ploïdie dans ce complexe ont été réévalués en utilisant différentes
techniques de cytogénétique et de génétique des populations. L'impact de la
polyploïdie sur la densité de Pokeya été évalué en utilisant une technique de « TE
display ». L'évolution des séquences de l'élément Pokey dans les lignées hybrides a
été décrite avec des analyses phylogénétiques.
Les données récoltées grâce à la cytométrie en flux combinées à l'analyse
microsatellite ont révélé que la plupart des clones polyploïdes dans le complexe O.
pu/ex sont triploïdes et non pas tétraploïdes comme le suggéraient les études
antérieures. Les clones triploïdes sont probablement issus d'interactions entre des
populations sexuées et asexuées. Diverses analyses sur les données microsatellites
ont permis de séparer certaines populations en fonction des espèces auxquelles
elles appartiennent et d'un groupe constitué de génotypes hybrides. Ce dernier
groupe est composé d'hybrides diploïdes et polyploïdes avec des mitochondries O.
pu/ex et certaines lignées avec des mitochondries D. pu/icaria. Les analyses
conjuguées des données microsatellites et d'un gène nucléaire ont permis d'éclaircir
les relations évolutives entre un groupe d'espèces où le maintien du polymorphisme
ancestral et l'hybridation affectent les relations phylogénétiques observées en
n'analysant qu'un seul gène. Cette étude montre que l'hybridation et l'introgression
ont joué un rôle important dans l'évolution de ce complexe. Le nombre d'insertions
TE a été comparé entre des diploïdes (14) et des polyploïdes (13) hybrides en
utilisant une technique de «TE display». Bien que le nombre moyen de sites
d'insertion était plus élevé chez les polyploïdes que chez les diploïdes cette
différence n'était pas statistiquement significative. De nombreux évènements de
recombinaisons ont été révélés dans des allèles de Pokey dans des lignées
diplo'ides et polyploïdes du complexe pu/ex. Des analyses phylogénétiques et de
recombinaison ont montré que la recombinaison est une force majeure qui façonne
l'évolution du transposon Pokey.
Cette thèse de doctorat présente donc divers patrons et processus génétiques
se déroulant lors de la formation du complexe d'espèces Daphnia pu/ex.
L'hybridation et la polyploïdie semblent avoir eu un impact significatif sur la
diversification et possiblement sur l'adaptation de populations à différents
environnements. L'absence d'augmentation du nombre d'insertions d'éléments
transposables pourrait être expliquée par une augmentation de ceux-ci dans les
lignées diploïdes hybrides parentes. L'intégration d'une vision écosystémique du
génome pourrait permettre de mieux comme comment les génomes se structurent
au cours de l'évolution. Des études d'écologie évolutive et expérimentales
permettraient de répondre à différentes hypothèses proposées lors de cette étude.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Dufresne, France
Information complémentaire : Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du doctorat en biologie extensionné de l'Université du Québec à Montréal.
Mots-clés : Daphnie Daphnia Pulex Hybridation Polyploidie Tranposon Evolution
Départements et unités départementales : Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 25 janv. 2013 21:10
Dernière modification : 27 sept. 2013 14:01
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/678

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