Expansion géographique et tri spatial le long d’un gradient d’invasion (Aliens)
Quels sont les mécanismes éco-évolutifs à la base de l’augmentation du potentiel invasif?
Journée de restitution des projets InEE-PEPS Enviromics, 25 avril 2017
Native population
Native area Introduced area
Sampling
TransferEstablishedpopulation
Introduction Demographic& geographic
expansion
The invasion process
Environmentalconditions
Blackburn et al., 2011 (TREE); Leung et al., 2004 (Ecology); Shine et al., 2011 (PNAS)
Pro
bab
ility
of
esta
blis
hm
ent
Propagule pressure
Phenotypic differentiationDispersal
Spatial sorting
Res
iden
ceti
me
Introduction site
Invasion front
short
long
ReproductionCompetition
Stress resistance
Allee effects
Genetic diversity
Gen
erat
ion
ssi
nce
intr
od
uct
ion
Performance
<
LE CONTEXTE DU PROJET ENVIROMICS ‘ALIENS’
A. PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE
Site initial d’introduction
Invasions secondaires
±Prog IPEV 136
A. Plasticité phénotypique
B. Adaptation
C. Tri spatial
Evolution post-introduction, changementsgénétiques
Réponses aux nouvelles conditionsenvironnementales, degré de plasticitéphénotypique
Evolution des capacités de dispersion le long dugradient d’invasion
LES OBJECTIFS DU PROJET ENVIROMICS ‘ALIENS’
Ecobio
Equipe PhénomeAxe Fédérateur EcoStressAxe Fédérateur Invasions Biologiques
Réseaux
GdR Invasions BiologiquesGdR Plasticité phénotypiqueZone Atelier Antarctique
Partenaires
RBINS/Ghent University, Belgique BAS Cambridge, UKUniv. Toronto, CanadaINRA Orléans, Toulouse, Univ. Paris 6
A. Plasticité phénotypique
B. Adaptation
C. Tri spatial
Evolution post-introduction, changementsgénétiques
Réponses aux nouvelles conditionsenvironnementales, degré de plasticitéphénotypique
Evolution des capacités de dispersion le long dugradient d’invasion
LES OBJECTIFS DU PROJET ENVIROMICS ‘ALIENS’
x100
x5
Constant 8°C
Extended adult longevity
Constant egg load in females
Adult’s year-long activity
GLM, family negative binomialOuisse et al. (resubmitted to Polar Biol.)
Surv
ival
Time (days)
Mea
nn
um
ber
of
eggs
per
fem
ale
Pro
po
rtio
n o
f in
div
idu
alca
ugh
t
Dec. 2010
Mai 2012Dissections
Monthly sampling of 20
2005 2015
6 pitfalls monthly opened for 1 week
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE: CONNAISSANCE DE L’ÉCOLOGIE DE M. SOLEDADINUS
Longevity?
Fecundity?
Activity?
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET GRADIENT D’INVASION
Spatial sorting
Res
iden
ceti
me
Introduction site
Invasion front
short
long
Gen
erat
ion
ssi
nce
intr
od
uct
ion
Body size
Laparie et al., 2010, 2013 (Biol. Inv.)
Port Couvreux
Port Elizabeth
Val Studer
Cataractes
Pointe Suzanne
Isthme BasResearch stationPort-aux-Français
20 km
N
30 beetles x 6 localities
r = 0.46 ***
r = 0.24 ***
Residence time Residence time
Spatial sorting
Res
iden
ceti
me
short
long
Gen
erat
ion
ssi
nce
intr
od
uct
ion
PerformanceMorphology
Stress resistance
Dispersal
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET GRADIENT D’INVASION
50 beetles x 6 localities
**
Residence time
sho
rtlon
g
Starvation resistance
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET GRADIENT D’INVASION
Dispersal propensity
30 beetles x 6 localities
***
***
Loco
mo
tor
acti
vity
Residence timesh
ort
lon
g
6 x 10 beetles x 6 localities
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET GRADIENT D’INVASION
≠ energy metabolism?
Residence Time Sex
χ² P-val χ² P-val
HK 0.0003 0.98 7.52
12 beetles x 6 localities
144 metabolitesRedundancy Analysis
Axis 1 (47.84%)
Axi
s 2
(3
3.3
5 %
)
Females
Shortresidence time
Long residence time
Males
Metabolic profiling
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET GRADIENT D’INVASION
liste des réactions
GLCt4 Nae + gluce Nac + glucc
HEX1 glucc + ATPc ADPc + g6pc
PGI g6pc f6pc
G6PDH2r g6pc + nadpc 6pglc + nadphc
GLCter glucc glucr
liste de métabolites
glucegluccNaeNacATPcADPcg6pcf6pc6pglcnadpc
nadphcglucr
liste de gènes
(6524) or (6526)(3098)(2821)(2539)
Base de connaissance qui doit êtremathématiquement structurée
Thiele I., et al. (2013). Nat Biotechnol.
D’après F. Jourdan
Reconstruction de réseaux métaboliques à partir de génomes annotés
PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET GRADIENT D’INVASION
RÉSEAU MÉTABOLIQUE DES RÉSIDENTS ET DES DISPERSANTS
RÉSEAU MÉTABOLIQUE DES RÉSIDENTS ET DES DISPERSANTS
RÉSEAU MÉTABOLIQUE CARACTÉRISTIQUE DES DISPERSANTS
RÉSEAU MÉTABOLIQUE CARACTÉRISTIQUE DES DISPERSANTS
RÉSEAU MÉTABOLIQUE CARACTÉRISTIQUE DES RÉSIDENTS
RÉSEAU MÉTABOLIQUE CARACTÉRISTIQUE DES RÉSIDENTS
A. Plasticité phénotypique
C. Tri spatial
Evolution post-introduction, changementsgénétiques
Réponses aux nouvelles conditionsenvironnementales, degré de plasticitéphénotypique
Evolution des capacités de dispersion le long dugradient d’invasion
LES OBJECTIFS DU PROJET ENVIROMICS ‘ALIENS’
B. Adaptation
Co
ord
. 2
Coord. 1
Principal Coordinates (PCoA)
Pop1
Pop2
Pop3
• PCoA and Bayesian cluster analysis (Structure)• Kerguelen => different genetic structure• South Georgia ‘admixed’ with Patagonia• Kerguelen ‘admixed’ with South Georgia
Kerguelen
South Georgia
Patagonia
CHANGEMENTS GÉNÉTIQUES, GRADIENT D’INVASION ET TRI SPATIAL
Isolation by Distance
↘ geneticdiversity
siteIntroduction
8 beetles x 10 localities
Val Travers
Port Couvreux
Port Elizabeth
Val Studer
Cataractes
Pointe Suzanne
Isthme BasResearch stationPort-aux-Français
20 km
N
Ratmanoff
Estacade
Val Studer North
Spatial sorting
Res
iden
ceti
me
short
long
MethodologyRADseq = reduced-representation technique NGSNeutral genetic diversity of loci distributed across a genome
CHANGEMENTS GÉNÉTIQUES, GRADIENT D’INVASION ET TRI SPATIAL
Residence time
Ob
serv
edh
eter
ozy
gosi
ty
sho
rt
lon
g
Residence time
sho
rt
lon
g
1825 markers (SNPs)
CHANGEMENTS GÉNÉTIQUES, GRADIENT D’INVASION ET TRI SPATIAL
A. Modèles prédictifs
C. Tri spatial
Plasticité phénotypique, évolution post-introduction, changements génétiques
Pouvons-nous utiliser ces connaissances pourétablir des modèles de repartition de cetteespèce (et prodiguer des conseils de gestion)?
Quels liens entre résistance au stress etdispersion
QUELLES SUITES ET QUELS IMPACTS DU PROJET ENVIROMICS ‘ALIENS’
B. Plasticité phénotypique,
adaptation
The 50%-threshold corresponds to the 3st quartile of occurrence points (19.8 to 25.2% of the total area)The 40%-threshold corresponds to the 95th percentile of occurrence points (40.7 to 44.1% of the total area)The 20%-threshold corresponds to the 99th percentile of occurrence points (72.3 to 73.4% of the total area)
A. PRÉDICTION DES HABITATS FAVORABLES POUR MERIZODUS SOLEDADINUS
B. PLASTICITÉ PHÉNOTYPIQUE ET ADAPTATION
Prog IPEV 136 ‘Subanteco’ (renouvelé pour la période 2018-2021)
IUF junior ‘Envie’ (2016-2021), thèse en collab. Internatio. (DK)
Projet d’équipe Phénome (2017-2018), collaboration avec M. Sokolowski (Univ. Toronto, Canada)
Prog ACE AFBA (2016-2018), collaboration avec P. Convey (BAS, Cambridge, UK)
Bourse post-doctorale Fyssen (demande soumise)
Syndrome colonisateur
Dispersion
Rés
ist.
au
str
ess
Trade-off et contraintes
Dispersion
Rés
ist.
au
str
ess
Aucun lien
DispersionR
ésis
t. a
u s
tres
s
C. QUELS LIENS ENTRE DISPERSION ET RÉSISTANCE AU STRESS ?
Séparation dispersants –
résidents
Exposition aux stress
Phénotypeset
performance
Biomarqueurs moléculaires