Maeva SOREL - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Analysis of genomic variation to evaluate the impact of climate changes of the late Quaternary on the species range of a European boreo-montane leaf beetle"
Résumé:

Au cours du Quaternaire, les alternances de périodes glaciaires et interglaciaires ont imposé aux espèces des expansions ou des retraits géographiques. En Europe, les espèces adaptées au froid vivant aujourd’hui dans les massifs de montagnes sont étudiées pour identifier leur distribution géographique lors de la dernière période glaciaire. Deux hypothèses alternatives sont évaluées : elles ont colonisé les régions de plaine pendant les périodes glaciaires et sont donc caractérisées par une population plus grande, ou elles sont réfugiées en périphérie des massifs et présentent au contraire des populations plus petites. L’histoire évolutive de la plupart de ces espèces correspondent probablement à l’une des deux stratégies.

Les outils d’inférence démographique, qui permettent de retracer la variation de la taille des populations dans le temps à partir de leur diversité génétique actuelle, sont renforcés par l’utilisation de génomes de référence. Cette référence permet de mieux caractériser la diversité génétique actuelle en servant de modèle pour aligner et ordonner les variations observées entre les échantillons. Cela donne accès à la mesure du déséquilibre de liaison, une information cruciale pour l’inférence des variations de taille des populations dans le temps. De plus, le séquençage du génome complet permet d'augmenter considérablement le nombre de variants génomiques et donc la quantité d’information sur laquelle s’appuie ces outils.

Cette thèse explore l’influence des variations climatiques du Quaternaire sur l’histoire démographique de la chrysomèle tolérante au froid Gonioctena quinquepunctata, présente à moyenne altitude dans plusieurs massifs de montagne européens. En combinant données génétiques issues du séquençage de fragments d’ADN (RAD-seq) et génome de référence, l’étude évalue différents scénarios de refuge glaciaire. Les analyses génétiques rejettent l’hypothèse de la colonisation des régions de plaine par cet insecte, malgré les prédictions des modèles de distribution d’espèce. Plusieurs scénarios de colonisations des populations actuelles depuis une population ancestrale sont testés et un premier scénario est sélectionné avec une séparation ancestrale des Vosges, des Alpes et du Massif central.

Les données issues du séquençage du génome complet révèlent par la suite deux lignées dans les Alpes (est et ouest), suggérant plusieurs refuges alpins. L’usage de modèles de coalescence spatialement explicite, associés à une nouvelle statistique (DSVSF) qui résume la distribution géographique de l’information génétique, confirment cette hypothèse d’un refuge périphérique fragmenté autour des Alpes.

Dans un troisième temps, l’outil SMC++ et ces mêmes données précisent ce scénario avec une colonisation du Massif central depuis les Vosges, et met en évidence une chute de la taille des populations en particulier pendant le dernier maximum glaciaire coïncidant avec une augmentation de la fréquence d’évènements climatiques intenses.