Mots-Clés

histoire évolutive poissons diadromes ADN ancien changements globaux

Description

Proposition de thèse (PhD)

Histoire évolutive de deux espèces migratrices, l'anguille européenne et le saumon Atlantique : inférences de l’histoire démographique et sélective à partir des ADNs anciens et modernes.

Title PhD - Evolutionary history of two migratory species, the European eel and the Atlantic salmon: inferences from demographic and selective history from ancient and modern DNAs.

Knowing the evolutionary history (past demographic and selective processes) of wild species allows to better design population management plans and predict their future. In this thesis, we will use population genetics and genomics approaches to build the history of emblematic species, such as the European eel (Anguilla anguilla) and the Atlantic salmon (Salmo salar), and to understand the genomic basis of their populations' adaptation to past environmental variations. Throughout their range, the European eel is classified as critically endangered (CR) and the Atlantic salmon as vulnerable (VU) by the IUCN. Their preservation is therefore a challenge, especially when considering the rapid and global environmental change

To date, the evolutionary history of species is mainly traced a posteriori from current samples and by Bayesian approaches with demographic inference and the theory of coalescence. The originality of this project is to use new sequencing technologies to genotype ancient (aDNA) and modern DNAs from archaeological and current samples from 15 European countries to i) cover large temporal periods, and ii) to access the whole genetic variation on the distribution area of the two species.

One of the challenges is to apply existing methods for inferring demographic and selective processes to genetic data spatially and temporally stratified. Both of these points should increase the power of inference methods, firstly because the older samples improve temporal resolution, and secondly, the richness of the data (spanning time periods and geographic regions) will fit the model parameters and demographic scenarios. These data paired with other climatic or archaeological information will also allow us to better understand the processes involved in the response to past events. The analysis of these data (modern and ancient DNAs) by innovative population genomics approaches will allow 1) to characterize the state of genetic diversity at different dates in the past and to check with the current genetic diversity, 2) to infer the demographic history, and 3) to infer the selective history and to understand the adaptation of populations to past environmental changes.

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Connaitre l’histoire évolutive (les processus démographiques et sélectifs passés) d’espèces sauvages, permet de mieux concevoir les plans de gestion de leurs populations et de mieux prédire leur devenir. Dans cette thèse, nous utiliserons des approches de génétique et de génomique des populations pour retracer l’histoire d’espèces emblématiques à forte valeur patrimoniale et économique que sont l’anguille européenne (Anguilla anguilla) et le saumon atlantique (Salmo salar), et comprendre les bases génomiques de l’adaptation de leurs populations à des variations environnementales passées. Sur l’ensemble de leur aire de répartition, l’anguille européenne est classée en danger critique (CR) et le saumon atlantique vulnérable (VU) par l’IUCN. Ils font donc l’objet d’une attention particulière pour leur préservation et pour prédire leur devenir face aux changements environnementaux.

À ce jour, l’histoire évolutive des espèces est principalement retracée a posteriori à partir des génotypes d’échantillons actuels et par des approches Bayésiennes d’inférence démographique dans le cadre de la théorie de la coalescence. L’originalité du projet de thèse est d’utiliser les nouvelles technologies de séquençage pour génotyper les ADNs anciens (ADNa) et modernes issus d’échantillons archéologiques et actuels. Les travaux de cette thèse reposeront sur un riche échantillonnage issu de 15 pays Européens qui permettra de i) couvrir de larges périodes temporelles, et ii) d’accéder à l’ensemble des variations génétiques sur l’aire de distribution des deux espèces.

Un enjeu de cette thèse est d’appliquer des méthodes existantes d’inférence des processus démographiques et sélectifs à des données génétiques répétées dans le temps et stratifiées dans l’espace. Ces deux points devraient augmenter la puissance de ces méthodes, tout d’abord parce que les échantillons anciens améliorent la résolution temporelle. Ensuite, en raison de la richesse des données couvrant les périodes et les régions géographiques, les paramètres des modèles pourront aussi être mieux ajustés et les scénarios démographiques distingués de façon plus robuste. Ces données couplées à d’autres informations climatiques ou archéologiques permettront également d’interpréter les processus impliqués dans la réponse aux évènements passés. Nous pourrons ainsi étudier l’impact sur l’histoire démographique et sélective de variations de la température et des pertes/gains d’habitat par les modifications du niveau de la mer et les glaciations. L’interprétation des données pourra également être reliée aux connaissances historiques d’exploitation halieutique en Europe.

L’analyse de ces données (ADNs modernes et anciens) par des approches innovantes de génomique des populations permettra ainsi 1) de caractériser l’état de la diversité génétique à différentes dates dans le passé et la confronter au présent, 2) d’inférer l’histoire démographique, et 3) d’inférer l’histoire sélective et comprendre l’adaptation des populations aux variations climatiques passées.