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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes

Reichel Katja

Effets de la reproduction partiellement asexuée sur la dynamique des fréquences génotypiques en populations majoritairement diploïdes

Thèse débutée le 1er novembre 2012, soutenue le 10 décembre 2015

Financement : ARED / INRA

Encadrants : Solenn Stoeckel & Jean-Christophe Simon

Résumé :

Les systèmes reproducteurs déterminent comment le matériel génétique est transmis d’une génération à la suivante, de ce fait ils sont un facteur important pour l’évolution des organismes. Les espèces qui combinent de la reproduction sexuée et asexuée/clonale sont très répandues, pas seulement dans les biomes mondiaux mais également sur l’arbre de vie des eucaryotes. Pourtant l’effet de leur système reproducteur sur leur évolution reste énigmatique et discuté. L’objectif de cette thèse est de modéliser la dynamique des fréquences génotypiques d’une population avec une combinaison de reproduction sexuée et/ou clonale dans des cycles de vie principalement diploïdes, dans la perspective d’établir une référence pour des études de terrain. Deux formes de reproduction partiellement asexuée sont considérées : soit les deux modes de reproduction se produisent en parallèle (« asexualité partielle acyclique »), soit ils arrivent en alternance (« asexualité cyclique »). Dans les deux cas, un modèle du type chaine de Markov avec temps et états discrets sert de base mathématique pour décrire les changements des fréquences génotypiques au cours du temps.

Les résultats montrent que la reproduction partiellement asexuée peut en effet modifier la dynamique de la diversité génomique par rapport à une reproduction strictement sexuée ou strictement asexuée. De plus, les deux formes ont des effets différents dans des conditions sélectivement neutres. L’asexualité partielle acyclique produit plus de variabilité dans la fréquence des génotypes hétérozygotes dans la population, tandis que les configurations observées sous asexualité cyclique dépendent du moment d’échantillonnage (avant ou après la reproduction sexuée) et on y observe des effets plus importants sur les fréquences alléliques. Par ailleurs, l’évolution de l’hétérozygotie au niveau de la population est ralentie avec l’asexualité partielle acyclique, même si cet effet ne mène pas pour autant à une adaptation généralement plus lente sous sélection. L’histoire démographique a un rôle important pour les organismes partiellement clonaux et doit être prise en compte dans toute analyse de leur diversité génomique. Cette thèse fait des recommandations pour la collecte des données et une hypothèse de base pour l’interprétation des données de génétique/génomique des populations chez les organismes principalement diploïdes avec une reproduction partiellement asexuée. Au delà, elle contient des nouvelles méthodes pour l’analyse des modèles du type chaine de Markov basés sur les fréquences génotypiques en génétique des populations. Ces résultats ont des retombées dans plusieurs domaines, allant de la recherche fondamentale (par exemple sur l’évolution de la sexualité et la spéciation) à des applications en agriculture (par exemple plantes cultivées partiellement clonaux, pathogènes et ravageurs des cultures), pêche (par exemple producteurs primaires et plancton) et protection de la nature (par exemple espèces menacées ou invasives).

https://hal.archives-ouvertes.fr/STAR/tel-01493824v1