Thèse de Gabriel Metegnier

Directeurs de thèse : C. Destombe SBR Roscoff et Mickael Le Gac Ifremer Dyneco Pelagos

Résumé

Natural populations are constantly confronted with environmental changes (biotic or abiotic). To cope with these disturbances, different responses were evolutionnary selected in the populations. Among them are phenotypic plasticity (which is the ability fora single genotype to express different phenotypes) and genetic adaptation (which is the increase in frequency of advantageous mutations within populations). Both are part of a continuum and their respective contributions to the response of populations is difficult to apprehend. However, studying the links between phenotypic plasticity and genetic adaptation is a way to understand the dynamics of populations and predicting their responses to a changing environment. During my thesis, I focused on studying these links at several scales (intra- and interspecific), in the complex of cryptic species of the microalga Alexandrium minutum, both in vitro and in situ. During this seminar, I will present some of these results, in particular: regarding the phenotypic plasticity, it appears that when facing variations of abiotic factors, the populations adjust the expression levels of certain genes. In particular, genes involved in motility related functions and intercellular interactions are more expressed in cold environments with low salinity. With respect to genetic divergence, populations show genetic differentiation both over time (inter-annually) and when the surrounding species community changes. To conclude, there is a direct interaction, at the intrapopulation level, between genetic divergence and changes in gene expression. In addition to asking many questions about the response capabilities of populations, these results highlight how phenotypic plasticity and genetic changes are linked and interact. They offer a new perspective on the mechanisms that underlie populations responses to their environment.

Les populations naturelles sont constamment confrontées à des changements environnementaux (biotiques ou abiotiques). Pour faire face à ces perturbations, différentes réponses ont été sélectionnées au cours de l'évolution. Parmi elles se trouvent la plasticité phénotypique (qui est la capacité pour un même génotype d'exprimer différents phénotypes) et l'adaptation génétique (qui est l'augmentation en fréquence de mutations avantageuses au sein des populations). Toutes deux font parties d'un continuum et leurs apports respectifs à la réponse des populations est difficile à appréhender. Cependant, étudier les liens entre plasticité phénotypique et adaptation génétique est une manière de comprendre les dynamiques des populations et de prévoir leurs réponses à un environnement changeant. Durant ma thèse, je me suis attaché à étudier ces liens à plusieurs échelles (intra- et interspécifique), chez le complexe d'espèces cryptiques de la micro-algue /Alexandrium minutum/, et ce à la fois /in vitro/ et /in situ/. Lors de ce séminaire, je présenterai certains résultats, en particulier : En ce qui concerne la plasticité phénotypique, il apparaît que face à des variations de facteurs abiotiques, les populations ajustent les niveaux d'expression de certains gènes. Notamment, des gènes impliqués dans des fonctions de motilité et d'interactions intercellulaires sont plus exprimés dans des environnements froids à faible salinité. En ce qui concerne la structuration génétique, les populations montrent de la différentiation génétique à la fois au cours du temps (inter-annuellement), mais aussi lorsque la communauté d’espèces environnante change. Pour conclure il existe, aux niveaux intrapopulationnel une interaction directe entre divergence génétique et changements d'expression de gènes. En plus de poser de nombreuses questions quant aux capacités de réponse des populations, ces résultats soulignent comment plasticité phénotypique et changements génétique sont liés et interagissent. Ils offrent une perspective nouvelle sur les mécanismes qui sous-tendent les réponses des populations à leur environnement.