Horodateur Titre de stage : Responsable de stage : Téléphone

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Horodateur
Titre de stage :
Responsable de stage :
The impact of past environments on the dynamics of species diversification and
05/09/2016 21:56:50
extinction
Fabien Condamine
Téléphone :
Courriel :
467143236 [email protected]
Laboratoire /
Unité d'accueil :
UMR 5554 ISEM
Adresse postale du laboratoire d'accueil
Directeur de l'unité :
Agnès Mignot
Contexte général du sujet (en quelques phrases) :
Mots-clés (5 max)
Earth’s history has been punctuated by major environmental changes (Barnosky et al. 2012). Environments have changed as a result of biotic factors such as the
colonisation of land by plants, and also because of abiotic factors like global warming and cooling events and geological events (e.g. volcanism and tectonics). Many
studies have suggested a prominent role of these environmental changes on the diversification of organisms (Peters 2005, 2008; Erwin 2009; Hannisdal & Peters 2011;
Condamine et al. 2012). Also, understanding the role that changing abiotic factors had in shaping biodiversity dynamics can help predict the potential effect that current
changes will have on biodiversity (Condamine et al. 2013).
The fossil record has been widely used to understand species diversification in light of underlying environmental changes, but in the last decade methodological
development has made possible to study molecular phylogenies as well. For instance, phylogenies in combination with the Cenozoic climate (Zachos et al. 2008) or sea
level (Miller et al. 2005) curves have revealed the impact of warming or cooling events on diversity dynamics (e.g. Delsuc et al. 2004). These studies, however, have
mostly relied on purely visual and descriptive inspections of phylogenies in parallel to palaeoenvironmental curves.
Birth–death likelihood methods have been used to test the hypothesis that a shift in speciation rate occurred at specific Cenozoic climatic events (Winkler et al. 2009;
Condamine et al. 2012). In these studies, climatic events were modelled as punctuated events (24 Mya in the case of the Oligocene warming event), and the authors
tested support for a two-rates model with shifts coinciding with the climatic event versus a one-rate model corresponding to the null hypothesis of no rate shift (i.e. no
impact of the climatic event). While these analyses were performed with a likelihood expression that assumed no extinction, the expression including extinction is now
available (Stadler 2011). In addition, the approach is not restricted to a single rate shift and could thus be used to test support for multiple shifts in speciation or
extinction rates over the time-series and their concordance with temperature shifts. The ‘shift’ approach might not always be well adapted to analysing the effect of
environmental change, in particular when warming or cooling events are not short. The Oligocene warming event lasted 3 Myrs, and other events, such as the one that
occurred during the Permian, lasted even longer. In addition, the approach is mostly correlative and thus does not allow quantifying how an environmental variable (e.g.
temperature) influences diversification rates.
To quantify the effect past environments had on diversification rates, a birth-death model has been developed that can relate speciation and extinction rates to the
palaeoenvironment (Condamine et al. 2013; Condamine et al. 2017). This approach builds on time-dependent diversification models (Nee et al. 1994a,b; Nee 2006;
Morlon et al. 2011); it allows speciation and extinction rates to depend not only on time but also on an external variable, itself depending on time (Condamine et al.
2013). Applying the approach to the Cetacea (whales and dolphins) and palaeotemperatures identifies a positive relationship between speciation rates and temperature
Speciation, Extinction
(Condamine et al. 2013), in agreement with the general idea that higher temperatures foster diversification (Allen et al., 2006; Jaramillo et al., 2006; Erwin, 2009).
Macroevolution, Meta-analysis,
However, still few application of the approach has been performed.
environmental changes
De par leur cycle de vie caractérisé par de longues durées de vie et des flux de gènes importants, les arbres forestiers sont particulièrement exposés aux variations
temporelles et spatiales des pressions de sélection. La plasticité phénotypique pourrait donc jouer un rôle particulièrement important dans la réponse de ces espèces
au changement climatique.
Référence(s) (publication(s) de l'équipe d'accueil illustrant le contexte général du sujet) :
Equipe d'accueil :
Condamine F.L., Sperling F.A., Wahlberg N., Rasplus J.Y., Kergoat G.J. 2012. What causes latitudinal gradients in species diversity? Evolutionary
processes and ecological constraints on swallowtail biodiversity. Ecol. Lett. 15:267–277.
Condamine F.L., Rolland J., Morlon H. 2013. Macroevolutionary perspectives to environmental change. Ecol. Lett. 16:72–85.
Condamine F.L., Toussaint E.F.A., Clamens A.-L., Genson G., Sperling F.A.H., Kergoat G.J. 2015. Deciphering the evolution of birdwing butterflies
150 years after Alfred Russell Wallace. Sci. Rep. 5:11860.
Condamine F.L., Antonelli A., Lagomarsino L.P., Hoorn C. & Liow L.H. (2017) Teasing apart mountain uplift, climate change and biotic drivers of
species diversification. In: Mountains, Climate and Biodiversity (eds. Hoorn C. & Antonelli A.). Wiley Blackwell.
Delsuc F., Vizcaíno S.F., Douzery E.J. 2004. Influence of Tertiary paleoenvironmental changes on the diversification of South American mammals: a
relaxed molecular clock study within xenarthrans. BMC Evol. Biol. 4:11.
Phylogénie et Evolution Moléculaire
Responsable d'équipe :
Emmanuel Douzery
Les traits phénologiques sont des déterminants majeurs des aires de distribution des espèces (Chuine & Beaubien, 2001) et du fonctionnement des écosystèmes. Ces
traits ont également présentés de fortes réponses aux changements environnementaux passés et demeurent fortement variables au sein des populations naturelles, ce
qui suggère qu’ils pourraient encore évoluer face à de nouvelles pressions de sélections. Les traits phénologiques apparaissent donc tout à fait pertinent pour étudier la
réponse micro-évolutive des populations d’arbres et leur capacité de persistance face au climat futur.
Optimums phénotypiques et valeur adaptative de la plasticité du débourrement
07/09/2016 16:03:00
végétatif chez les arbres forestiers dans un contexte de changement climatiqueChuine Isabelle
Centre d’Ecologie
Fonctionnelle et
Evolutive (CEFE),
Montpellier
Joffre Richard
Chuine I, Beaubien E (2001) Phenology is a major determinant of temperate tree range. Ecology Letters, 4, 500-510.
Dans ce projet nous tirerons profit d’un modèle d’aire de distribution décrivant finement la phénologie des arbres et prédisant la date d’occurrence de ces évènements en
fonction de la température et de la photopériode (PHENOFIT ; Chuine & Beaubien, 2001) qui a déjà été validé chez de nombreuses espèces forestières (Cheaib et al.,
Chuine I. (2010) Why does phenology drive species distribution? Philosophical Transactions of the Royal Society – Biology, 365: 3149-3160.
2012). Plus précisément, le candidat sera en charge d’estimer les gradients de sélection, c’est-à-dire l’intensité et la force de la sélection, sur les dates de
débourrement végétatif chez trois espèces d’arbre forestier : Fagus sylvatica L., Quercus petraea et Abies alba.
Duputié A., Rutschmann A., Ronce O. & Chuine I. (2015). Phenological plasticity will not help all species adapt to climate change. Global Change
Modèle d’aire de distribution basé Biology, 21, 3062–3073.
Ce stage est financé par un projet ANR MeCC (Mécanisme de l’adaptation au Changement Climatique) débuté en janvier 2014. Le candidat sera basé au Centre d’ sur les processus ; changement
Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE) à Montpellier, supervisé par Isabelle Chuine, Julie Gaüzère (post-doctorante également financée par l’ANR MeCC) et Ophélie
climatique ; micro-évolution ;
Duputié A., Massol F., Chuine I., Kirkpatrick M. & Ronce O. (2012). How do genetic correlations affect species range shifts in a changing
Ronce à l’ISEM, Montpellier.
plasticité phénotypique ; génétique environment? Ecol. Lett., 15, 251–259.
quantitative
Dispersal is a key parameter in spatially structured populations. It impacts not only the population dynamics at the local and spatial scale, but also the spatial
distribution of genes and thereby patterns of adaptation. We have some understanding of how rates of dispersal influence the evolutionary potential of a species, whenévolution expérimentale,
adapting to variable environments or natural enemies. However, we still know only little about the ecological factors driving the evolution of dispersal itself.
dispersion, parasites, coévolution
FORECAST
Agnès Mignot
14/09/2016 15:12:30
Sauvetage évolutif en microcosme : facteurs biotiques et abiotiques
Oliver Kaltz
ISEM/UMR5554
Agnès Mignot
Evolution Expérimentale des
Communautés
Banerji, A., A. B. Duncan, J. S. Griffin, S. Humphries, O. L. Petchey and O. Kaltz. 2015. Density- and trait-mediated effects of a parasite and a
predator in a tri-trophic food web. Journal of Animal Ecology, 84, 723-733.
Duncan, A. B., A. Gonzalez and O. Kaltz. 2015. Dispersal, environmental forcing and parasites combine to affect metapopulation synchrony and
stability. Ecology, 96, 284-290.
Duncan, A. B., A. Gonzalez, and O. Kaltz. 2013. Stochastic environmental fluctuations drive epidemiology in experimental host-parasite
metapopulations. Proceedings of the Royal Society London B 280:20131747.
Gonzalez, A., Ronce, O., Ferriere, R. & Hochberg, M. E. Evolutionary rescue: an emerging focus at the intersection between ecology and evolution.
Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences 368, 20120404, doi:10.1098/rstb.2012.0404 (2013).
The concept of 'evolutionary rescue' (ER) describes a race between population decline and adaptation in rapidly deteriorating environments, a likely scenario in many
Martin, G., Aguilee, R., Ramsayer, J., Kaltz, O. & Ronce, O. The probability of evolutionary rescue: towards a quantitative comparison between theory
ecological and applied contexts.
Evolutionary rescue, adaptation, and evolution experiments. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 368, 20120088, doi:10.1098/rstb.2012.0088 (2013).
évolution expérimentale, parasites,
Evolution Expérimentale des
prédateur, stress
Communautés
Testing short-scale local adaptation in the legume Medicago truncatula using
15/09/2016 14:36:20
integrative fitness estimates.
Laurène Gay
AGAP
Patrice This
L. Gay, M. Siol, J. Ronfort. 2013. Pedigree-free estimates of heritability in the wild: Promising prospects for selfing populations. Plos One, 8: e66983.
Theoretical models predict that, when compared to outcrossing species, selfing species have a smaller population size and a lower adaptive potential (Charlesworth &
Charlesworth 1995). Yet, local adaptation patterns do not differ between selfing and outcrossing species (Hereford 2010). Most studies have investigated local adaptation
local adaptation, Generalized
De Mita, S., Thuillet, A.-C., Gay, L., Ahmadi, N., Manel, S., Ronfort, J. & Vigouroux, Y. 2013. Detecting selection along environmental gradients:
of selfing species at large geographical scales (eg. Ågren et al 2013). Little is known regarding the occurrence of local adaptation at smaller geographical scales.
Linear Mixed Models, MCMCglmm analysis of eight methods and their effectiveness for outbreeding and selfing populations. Molecular Ecology, 22: 1383-1399.
GE2POP
Oliver Kaltz
Oliver Kaltz
http://www.eec.univ-montp2.fr/
P. This
Chez les plantes, la majorité des espèces sont hermaphrodites (Richards, 1997), et parmi celles-ci, nombreuses sont celles qui pratiquent l’autofécondation (~40%),
parfois de façon quasi exclusive (~20% ; Igic and Kohne 2006). L’âge récent des lignages autofécondants suggère que les espèces autogames subissent des taux d’
extinction plus élevés que leurs espèces sœurs exclusivement allogames (Goldberg et al., 2010 ; Escobar et al., 2010). Une hypothèse pour expliquer cette observation
serait qu’un régime de reproduction préférentiellement autogame réduit la capacité des populations à s’adapter ; on considère de ce fait que l’autogamie entraine les
espèces vers un « cul-de-sac évolutif » (« dead-end hypothesis », Stebbins, 1957). A l’inverse, la prévalence de l’autofécondation chez les espèces cultivées et l’
augmentation du taux d’autofécondation dans les environnements stressants soutiennent que ce régime de reproduction pourrait en fait faciliter l’adaptation à de
autogamie/allogamie, variance
nouvelles niches écologiques (Glémin and Bataillon, 2009, Levin, 2010, 2012). Ces différentes observations montrent que l’autogamie joue un rôle sur le processus d’génétique, adaptation,
adaptation et sa dynamique; cependant ce rôle reste ambigu.
modélisation
Ronfort J. and S. Glémin. 2013. Mating system, haldane's sieve, and the domestication process. Evolution 67:1518-1526.
Abu Awad D, Billiard S and VC Tran 2016 Perennial life-histories and demographic advantages may play contradictory roles in the evolution of plant
mating systems. Theoretical Population Biology, 112: 43–51
Abu Awad D, Gallina S, Bonamy C and S Billiard 2014. The interaction between Selection, Demography and Selfing and How it affects population
viability, PLoS ONE 9: e86125.
Gay L, Siol M, and J Ronfort 2013 Pedigree-Free Estimates of Heritability in the Wild: Promising Prospects for Selfing Populations. PLoS ONE 8:
e66983.
Gervais C, Abu Awad D, Roze D, Castric V and S Billiard 2014. Genetic architecture of inbreeding depression and the maintenance of gametophytic
self-incompatibility. Evolution 68: 3317-3324.
Glémin S and J Ronfort 2013. Adaptation and maladaptation in selfing and outcrossing species: new mutations versus standing variation. Evolution,
67:225-240.
Ronfort J and S Glémin. 2013. Mating system, Haldane’s sieve and the domestication process. Evolution, 67:1518-1526.
Siol M, Bonnin I, Olivieri I, Prosperi J-M and J Ronfort 2007 Effective population size associated with self-fertilization: lessons from temporal changes in
allele frequencies in the selfing annual Medicago truncatula. Journal of Evolutionary Biology, 20: 2349-2360.
GE²POP
We are using simple and basic microbiology techniques to study
population dynamics and adaptation in experimental microcosms of
Paramecium. Paramecium is infected by a bacterial parasite
Using Paramecium caudatum as an experimental model system, we propose master projects on the
(Holospora undulata) and predated upon by another ciliate, Didinium
causes and consequences of ER in the face of variable temperature regimes, namely heat stress. We spp.
already have long-term selection lines adapted to high temperature. These can be used for new
experiments, e.g., addressing how ER is impacted by the frequency or amplitude of temperature
The projects are mainly experimental, but may be combined with
fluctuations, or by the presence of parasites and predators.
theory together with theoreticians present at ISEM.
Using the selfing legume Medicago truncatula, this project aims at disentangling the relative importance of
Ågren, J., Oakley, C.G., McKay, J.K., Lovell, J.T. and D.W. Schemske. 2013. Genetic mapping of
genetic drift and natural selection in shaping population genetic structure. We focused on a population from
adaptation reveals fitness tradeoffs in Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy
Southern France (Narbonne), where we performed a reciprocal transplant experiment of genotypes sampled in
of Sciences 110, 21077-21082.
locations less than 100m apart. In October 2014, we sowed seeds from each genotype either in its original or The aim of the project is to investigate short-scale local adaptation in Medicago truncatula. The student
Charlesworth, D. and B. Charlesworth. 1995. Quantitative genetics in plants - the effect of the
in a different site ("home" vs "away"). In spring 2015 and 2016, we genotyped all the plants from the first and will perform statistical analyses to test for local adaptation using genotype frequency change between
breeding system on genetic variability. Evolution 49:911-920.
second generations (~1200 and 1000 individuals respectively). In 2015, we also measured the number of pods,
2015 and 2016. They will investigate the effect of the status of origin of each genotype on its frequency
Hereford, J. 2010. Does selfing or outcrossing promote local adaptation? American Journal of
a fitness proxy often used in local adaptation studies. We used microsatellite markers to estimate the
change by disentangling stochastic changes (i.e. drift) from deterministic changes (i.e. selection). They Generalized Linear Mixed Models (Binomial and multinomial
Botany 97:298-302.
frequency of each genotype and to assess its status ("home" vs "away") in each location. Integrative fitness will evaluate the power to detect selection under various levels of drift using power analyses. They will bayesian analyses). Prior experience with these methods would be a Lenormand, T., Rode, N.O., Chevin, L-M. and F. Rousset. Valeur sélective : définitions, enjeux et
estimates based on frequency changes over an entire life cycle have seldom been used in local adaptation
also assess the relevance of traditional local adaptation studies based on indirect fitness proxies (i.e
plus, but students keen on learning new statistical methods are also mesures. p653-673. Ed: F. Thomas, T. Lefèvre, M.Raymond. Biologie évolutive. Bruxelles : De
http://umr-agap.cirad.fr/en/equipes-scientifiques/genomique-evolutive-et-gestion-des-populations/objectifs
studies (Lenormand et al 2016).
number of pods here).
welcome to apply.
Boeck, 2016, 814 p.
Burger, R., Wagner, G. & F, S. 1989. How much heritable variation can be maintained in finite
populations by mutation-selection balance? Evolution 43: 1748-1766.
Charlesworth, B 1992. Evolutionary rates in partially self-fertilizing species. American Naturalist
140: 126-148.
Charlesworth D and B Charlesworth 1995 Quantitative genetics in plants: the effect of the breeding
Bien que l’adaptation et l’architecture génétique des caractères adaptatifs aient fait et font encore l’objet de Les deux études seront menées en parallèle. L’analyse bibliographique ciblera en premier lieu les
system on genetic variability. Evolution 49: 911–920
nombreuses recherches, l’effet du mode de reproduction sur l’adaptation a été relativement peu étudié. En
études proposant une comparaison de la différentiation observée dans des populations naturelles pour
Escobar J S, Cenci A, Bolognini J, Haudry A, Laurent S, David J & Glemin S 2010. An integrative
théorie, la variabilité génétique présente lorsque les populations se reproduisent selon un régime
des marqueurs neutres et des caractères phénotypiques (FST/QST). Ces études fournissent en effet
test of the dead-end hypothesis of selfing evolution in Triticeae (Poaceae). Evolution 64: 2855-2872.
préférentiellement autogame devrait être plus faible qu’en régime allogame, ce qui devrait limiter les possibilités
des informations sur les composantes de la variance génétique d’ensembles de caractères quantitatifs
Glémin S and T Bataillon 2009. A comparative view of the evolution of grasses under domestication.
d’adaptation. A l’inverse, en augmentant l’homozygotie, l’autogamie rend la sélection sur les allèles récessifs et des statistiques décrivant la diversité moléculaire (He, nA). Selon le contenu des articles, des
New Phytologist, 183:273-290.
plus efficace. Enfin, l’autofécondation réduit l’efficacité de la recombinaison, on s’attend donc à ce que des
recherches bibliographiques complémentaires seront nécessaires pour obtenir des informations sur le
Goldberg E E, Kohn J R, Lande R, Robertson KA, Smith S A & Igic B 2010. Species selection
associations spécifiques se mettent en place et modifient les modalités de la sélection. L’effet combiné de ces mode de reproduction des espèces considérées. Les données feront l’objet d’une méta-analyse pour
maintains self-incompatibility. Science 330: 493-495.
différents processus n’a été considéré que dans des modèles relativement simples, considérant par exemple l’déterminer si la variabilité génétique maintenue au sein des populations varie en fonction du mode de
Hartfield M and S Glémin 2014. Hitchhiking of Deleterious Alleles and the Cost of Adaptation in
adaptation à partir de mutations présentes à un (Charlesworth, 1992 ; Glémin and Ronfort, 2013) et plus
reproduction et comment.
Partially Selfing Species. Genetics, 196: 281–293.
récemment deux locus (Hartfield and Glémin, 2016).
Pour l’étude théorique, nous nous appuierons sur un programme de simulations déjà disponible. Celui-ci
Igic B and Kohn JR 2006. The distribution of plant mating systems: study bias against obligately
L’objectif du présent sujet est de considérer le cas des caractères quantitatifs et d’étudier l’impact de l’
suit le scénario proposé par Burger et al (1989), et permet de suivre l’évolution de la variance génétique
outcrossing species. Evolution 60: 1098-1103.
autofécondation sur la variabilité génétique disponible au sein des populations ainsi que la réponse à la
d’un caractère quantitatif sous sélection stabilisante au sein d’une population de taille finie, en fonction
Lande R 1977 The influence of the mating system on the maintenance of genetic variability I
sélection. L’effet de la consanguinité sur la variance génétique des caractères quantitatifs a fait l’objet de
du taux d’autofécondation. Le modèle sera étendu pour considérer le cas plus réaliste d’un ensemble de
polygenic characters. Genetics 86: 485498.
quelques modèles théoriques (Wright, 1969 ; Lande 1977 ; Charlesworth and Charlesworth, 1995 ; Lande andcaractères quantitatifs évoluant selon le même régime de sélection. La réponse à la sélection sera
Lande R and E Porcher Maintenance of Quantitative Genetic Variance Under Partial SelfPorcher, 2015). Leurs prédictions varient en fonction des hypothèses sur lesquels ils sont fondés :
ensuite considérée en ajoutant dans ce modèle, un changement environnemental (déplacement de l’
Fertilization, with Implications for Evolution of Selfing. Genetics, Vol. 200, 891–906
augmentation, stabilité ou diminution de la variance génétique avec le taux d’autofécondation. Un premier
optimum). Les simulations permettront de comparer la réponse à la sélection observée en fonction du
Levin, DA 2010. Environment-enhanced self-fertilization: implications for niche shifts in adjacent
objectif sera d’analyser cette question à partir des données disponibles dans la littérature. Cette étude
taux d’autofécondation. Des développements analytiques en cours au sein de l’équipe (Post Doctorat de-Recherche bibliographique, construction d’une base de données, populations. Journal of Ecology 98: 1276-1283.
permettra de compléter l’analyse proposée par Charlesworth and Charlesworth (1995) qui montrait une
Diala Abu Awad dans le cadre du projet ANR SEAD, en collaboration étroite avec D. Roze (CNRS
méta-analyse, statistiques (logiciel R), concepts et mesures
Levin, DA 2012. Mating system shifts on the trailing edge. Annals of Botany 109: 613-620.
réduction des coefficients de variance génétique chez les plantes autogames par rapport aux allogames, maisRoscoff) et O. Ronce (Isem CNRS Montpellier), de même que les attendus théoriques issus des travauxutilisées en génétique quantitative
Stebbins, G.L. 1957. Self-fertilization and population variability in the higher plants. The American
était basée sur un jeu de données limité. La réponse à la sélection dans des populations partiellement
de Hartfield and Glémin (2016) seront utilisés pour comprendre et interpréter les résultats de
-Programmation (C++), simulations, analyse et interprétation des
Naturalist 91: 337-354.
autofécondantes sera pour sa part, étudiée en simulant des populations soumises à un changement
simulations. A l’inverse, ces dernières permettront de déterminer le domaine de validité des différents données simulées, comparaison aux différents attendus analytiques Wright, S., 1969 The Theory of Gene Frequencies (Evolution and the Genetics of Populations, Vol.
environnemental.
modèles analytiques disponibles.
disponibles dans la littérature
2). University of Chicago Press, Chicago.
http://umr-agap.cirad.fr/equipes-scientifiques/genomique-evolutive-et-gestion-des-populations/
Various factors are thought to determine whether ER can occur. These include genetic and environmental
conditions, as well as interactions with competitors and natural enemies.
Glémin, S. and J. Ronfort. 2013. Adaptation and maladaptation in selfing and outcrossing species: new mutations versus standing variation. Evolution
67: 225-240.
Joelle Ronfort
J. Ronfort
This project involves an important interest in reconciling the fossil
record and phylogeny, a topic of great concern in evolution
Title: Integrating fossils and phylogeny to study the evolutionary history of
21/09/2016 17:27:37
cycads
Fabien Condamine
UMR 5554 ISEM
Agnès Mignot
Bibliographie (autre(s) publication(s) relative(s) au sujet proposé) :
References
Allen A.P., Gillooly J.F., Savage V.M., Brown J.H. 2006. Kinetic effects of temperature on rates of
genetic divergence and speciation. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103:9130–9135.
Barnosky A.D., Hadly E.A., Bascompte J., Berlow E.L., Brown J.H., Fortelius M. et al., 2012.
Approaching a state shift in Earth’s biosphere. Nature 486:52–58.
Blakey R.C. 2008. Gondwana paleogeography from assembly to breakup - a 500 million year
odyssey. In: Fielding C.R., Frank T.D., Isbell J.L., editors. Resolving the Late Paleozoic Ice Age in
Time and Space. Geological Society of America, Special Paper 441. p. 1–28.
Brock C.D., Harmon L.J., Alfaro M.E. 2011. Testing for temporal variation in diversification rates
when sampling is incomplete and nonrandom. Syst. Biol. 60:410-419.
Burnham K.P., Anderson D.R. 2002. Model selection and multi-model inference: a practical
information-theoretic approach, 2nd edn, Springer-Verlag, New York.
Condamine F.L., Sperling F.A., Wahlberg N., Rasplus J.Y., Kergoat G.J. 2012. What causes
latitudinal gradients in species diversity? Evolutionary processes and ecological constraints on
swallowtail biodiversity. Ecol. Lett. 15:267–277.
Condamine F.L., Rolland J., Morlon H. 2013. Macroevolutionary perspectives to environmental
change. Ecol. Lett. 16:72–85.
Condamine F.L., Toussaint E.F.A., Clamens A.-L., Genson G., Sperling F.A.H., Kergoat G.J.
2015. Deciphering the evolution of birdwing butterflies 150 years after Alfred Russell Wallace. Sci.
Rep. 5:11860.
Condamine F.L., Antonelli A., Lagomarsino L.P., Hoorn C. & Liow L.H. (2017) Teasing apart
mountain uplift, climate change and biotic drivers of species diversification. In: Mountains, Climate
and Biodiversity (eds. Hoorn C. & Antonelli A.). Wiley Blackwell.
Delsuc F., Vizcaíno S.F., Douzery E.J. 2004. Influence of Tertiary paleoenvironmental changes on
the diversification of South American mammals: a relaxed molecular clock study within
xenarthrans. BMC Evol. Biol. 4:11.
Erwin D.H. 2009. Climate as a driver of evolutionary change. Curr. Biol. 19:R575–R583.
Etienne R.S., Haegeman B., Stadler T., Aze T., Pearson P.N., Purvis A., Phillimore A.B. 2012.
Diversity-dependence brings molecular phylogenies closer to agreement with the fossil record.
Proc. Roy. Soc. Lond. B 279:1300–1309.
Hannisdal B., Peters S.E. 2011. Phanerozoic Earth system evolution and marine biodiversity.
The first objective of the project lies in the generation of the phylogenetic dataset including a variety of
Science 334:1121–1124.
biological groups. The molecular phylogenies are already available for a number of higher-level groups
Jaramillo C., Rueda M.J., Mora G. 2006. Cenozoic plant diversity in the neotropics. Science 311:
such as amphibians, birds, crocodiles, mammals, squamates, and turtles. At present, the project has
1893–1896.
collected nearly complete and robustly dated phylogenies for 218 tetrapod families. In recent studies,
Miller K.G., Kominz M.A., Browning J.V., Wright J.D., Mountain G.S., Katz M.E., Sugarman P.J.,
the role of past climate changes is often discussed, and eventually “graphically” identified when
Cramer B.S., Christie-Blick N., Pekar S.F. 2005. The Phanerozoic record of global sea-level
phylogenetic events match important climatic events (e.g. Delsuc et al. 2004; Jaramillo et al. 2006) but
change. Science 312:1293-1298.
In the preceding, only temperature was considered as a potential determinant of speciation rates, such that thethese studies did not inform us about the macroevolutionary role of climate fluctuations on the speciation
Morlon H., Parsons T.L., Plotkin J. 2011. Reconciling molecular phylogenies with the fossil record.
inferred time-variation in speciation rate matches the time-variation in temperature. Further applications of the and/or extinction as a function of a climatic variable. Although there is no data generation, it is possible
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108:16327–16332.
approach considering other palaeoenvironmental data alone or in combination might provide valuable models for
that for certain groups the time-calibrated phylogenies have to be reconstructed, improved, or completed
Nee S. 2006. Birth-death models in macroevolution. Ann. Rev. Ecol. Evol. Syst. 37:1-17.
understanding the drivers of diversification. We need to consider the effect of other environmental variables likeas new material is published. We expect that the data acquisition and management will take about a
This project involves an important interest in macroevolution with a Nee S., Holmes E.C., May R.M., Harvey P.H. 1994a. Extinction rates can be estimated from
sea level fluctuations, the mountain orogeny (in different places: Andes and Himalaya), the number of
month.
focus on understanding how past environmental changes have
molecular phylogenies. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 344:77–82.
continents through time (at global scale using palaeogeographical data, or at regional scale for instance an
The second objective will be the assembling of the atmospheric carbon (CO2) concentration for a time affected the diversification dynamics, a topic of great concern in
Nee S., May R.M., Harvey P.H. 1994b. The reconstructed evolutionary process. Philos. Trans. R.
archipelago or insular system), the relative proportion of a clade (e.g. angiosperm proportion begins from zero period
in
spanning the present to the Jurassic (age of the turtle Cryptodira, one of the clades in the
evolutionary biology and paleontology. Thus the candidate must haveSoc. Lond. B Biol. Sci. 344:305–311.
the Early Cretaceous and reached 80% at the end of the Late Cretaceous), or the apparition and growth in
phylogenetic dataset). The supervisor has already a good experience with the assembly of
an interest in paleontology, phylogeny, and paleoenvironments.
Peters S.E. 2005. Geologic constraints on the macroevolutionary history of marine animals. Proc.
abundance of grasslands in the middle Miocene. There is much less theory about the effect of those variables paleoenvironmental variable (e.g. Condamine et al. 2013; Condamine et al. 2015). In this case, the workAlthough the project is highly oriented on methods and bioinformatic Natl Acad. Sci. USA 102:12326–12331.
on diversity dynamics. Yet they are important components of the biotic environment (Peters 2005, 2008;
will rely on the existing online database on the past climates (e.g. Royer et al. 2004; Prokoph et al.
analyses, no prior knowledge is needed in programming. Fabien
Peters S.E. 2008. Environmental determinants of extinction selectivity in the fossil record. Nature
Hannisdal & Peters 2011).
2008; Zachos et al. 2008; Hannisdal & Peters 2011). This part of the work should take about two weeks.Condamine is an expert in phylogenetic and diversification methods, 454:626–629.
One of the most important environmental variables, potentially affecting speciation and extinction, is the
Once the datasets (phylogenies and CO2) are assembled, building diversification models (based on
and is interested in reconciling paleontological and phylogenetic
Prokoph A., Shields G.A., Veizer J. 2008. Compilation and time-series analysis of a marine
atmospheric carbon concentration (suggested as a good proxy for climate change) over the last million years hypotheses related to how organisms may respond to past climate) and running the analyses are the studies into an integrative framework. He will teach the student how carbonate δ18O, δ13C, 87Sr/86Sr and δ34S database through Earth history. Earth-Sci. Rev. 87:
(e.g. Royer et al. 2004; Royer & Chernoff 2013). Using the maximum likelihood framework introduced in
next step. The model building will be the source of ample discussions between the student and the
to thoroughly analyse molecular phylogenies, perform hypothesis
113-133.
Condamine et al. (2017), this project proposes to study how past CO2 atmospheric concentration changes
supervisor. As no a priori knowledge is identified in the fossil record, a wealth of responses could be
testing, and use macroevolutionary analyses applied on phylogenies Royer D.L., Berner R.A., Montañez I.P., Tabor N.J., Beerling D.J. 2004. CO2 as a primary driver of
have affected the diversification of groups (family-level phylogenies will be used). This idea might be well
tested to find a relationship between climate change and species diversification. Depending on the cladeincluding paleontological data such as the sea level record or past Phanerozoic climate. GSA Today 14:4-10.
illustrated by a recent study on the evolution of birdwing butterflies that are island-dwelling species occurring insize (i.e. number of species), a diversification analysis can take a while because some of the models temperature fluctuations. Similarly knowledge on the Indonesian
Royer D.L., Chernoff B. 2013. Diversity in Neotropical wet forests during the Cenozoic is linked
the Indomalayan-Australasian Archipelago. The use of palaeoenvironmental diversification models unveils highare slow to run (diversity-dependence model for instance, Etienne et al. 2012). Access to the ISEM high-biodiversity is not mandatory.
more to atmospheric CO2 than temperature. Proc. Roy. Soc. Lond. B 280:20131024.
extinction rates during periods of global warming and elevated sea-level (Condamine et al. 2015). Besides the performance computer cluster will be a solution to speed up the analyses. Besides, sensitivity analyses All analyses will be performed in a maximum likelihood framework Stadler T. 2011. Mammalian phylogeny reveals recent diversification rate shifts. Proc. Natl. Acad.
cooling period after the mid-Miocene climatic optimum fostered birdwing butterfly diversification due to the
will be conducted to ensure good convergence and good estimate of the model parameters (Brock et al.that allows integrating environmental data and phylogenies, while
Sci. USA 108:6187–6192.
release of environmentally mediated extinction.
2011). In addition, if phylogenetic reconstructions have to be performed this can take an additional time estimating a bunch of diversification models to test which is the best- Winkler I.S., Mitter C., Scheffer S.J. 2009. Repeated climate-linked host shifts have promoted
The plan is then to conduct a meta-analysis (analyses on many clades) on the role of atmospheric carbon as (but there is little chance that such work will be realized during the study). Based on the supervisor
fit scenario for a given phylogeny. All the models will be compared diversification in a temperate clade of leaf-mining flies. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106:18103–
an environmental driver of diversification. The goal is to propose a general macroevolutionary trend of how
experience, the model building, the meta-analysis, and compilation of the results will require about two using Akaike statistics (Burnham & Anderson 2002). The entire
18108.
biodiversity coped with preceding environmental changes and discuss how they can respond to the current
months.
framework relies on the R language, and can necessitate some
Zachos J.C., Dickens G.R., Zeebe R.E. 2008. An early Cenozoic perspective on greenhouse
http://www.isem.univ-montp2.fr/recherche/equipes/phylogenie-et-evolution-moleculaire/presentation/
human-induced global change.
tuning for some phylogenies.
warming and carbon-cycle dynamics. Nature 451:279–283.
Les problématiques du stage seront étudiées via l’utilisation du modèle d’aire de distribution basé sur
les processus PHENOFIT (Chuine & Beaubien, 2001). Une nouvelle version de ce modèle, incluant une
description du processus de stockage de carbone, croissance et une stratification du peuplement
forestière par rapport aux différents stades de maturité des arbres est en cours de test. Selon l’état d’
avancement de cette nouvelle version, l’une ou l’autre des versions de PHENOFIT sera utilisée durant le
stage.
Les gradients de sélection seront estimés en forçant artificiellement
Les données qui devront être exploitées ont déjà été acquises ; elles proviennent majoritairement de les dates de débourrement à une certaine valeur afin d’explorer la Cheaib A, Badeau V, Boe J et al. (2012) Climate change impacts on tree ranges: model
deux gradients altitudinaux faisant l’objet d’un suivi long terme pour les 3 espèces étudiées.
conséquence de débourrer plus ou moins précocement/tardivement intercomparison facilitates understanding and quantification of uncertainty. Ecology Letters, 15,
sur les composantes de la fitness (i.e. succès reproducteur et
533–544.
Selon les intérêts du candidat, d’autres pistes pourront ensuite être étudiées, comme (i) estimer les
survie). Les sorties de ces analyses de sensibilité locales seront
Est-ce que le décalage entre valeurs réalisées et optimales pour le débourrement va augmenter dans le climatgradients de sélection multi-traits (dates de débourrement et sénescence), (ii) étudier le grain spatial et traitées avec le logiciel R. Une bonne maîtrise de ce logiciel est doncVitasse Y, Francois C, Delpierre N, Dufrene E, Kremer A, Chuine I, Delzon S (2011) Assessing the
futur ?
temporel qui a façonné la différenciation actuelle des dates de débourrement.
requise. Des connaissances en JAVA ou autre langage de
effects of climate change on the phenology of European temperate trees. Agricultural and Forest
http://www.cefe.cnrs.fr/fr/recherche/ef/forecast
programmation ne sont pas nécessaires.
Meteorology, 151, 969-980.
Here we propose master projects on the experimental evolution of dispersal in the freshwater protozoan
Paramecium caudatum. The aim of the projects is to investigate the joint effects of environmental forcing
(disturbance) and biotic forcing (parasites, predators, competitors) on demographic and epidemiologicalWe are using experimental mazes of interconnected microcosms to
dynamics and the consequences for dispersal evolution.
study Paramecium dispersal. We use basic microbiology tools to
measure dispersal and other life-history characteristics; video
Examples of possible projects:
analysis is used to investigate swimming behaviour of individual
Clobert, J., Baguette, M., Benton, T. G. & Bullock, J. M. 2012. Dispersal Ecology and Evolution
- Spatio-temporal disturbance patterns and adaptive suicide
Paramecium.
(Oxford Univ. Press).
How does dispersal evolve in response to spatio-temporal environmental heterogeneity? Do natural enemies - Dispersal evolution under parasite/predator attack
Fronhofer, E. and F. Altermatt. 2015. Eco-evolutionary feedbacks during experimental range
(parasites) select for increased or decreased dispersal? Does dispersal coevolve among species within a
- Evolution of parasite-mediated manipulation of dispersal
The main focus of the projects is experimental, but collaborations
expansions. Nature Communications 6: 6844.
community? How does dispersal evolution feed back on the evolution of other traits, involved in species
with theoreticians at ISEM and at the Swiss Federal Institute of
Ronce, O. 2007. How does it feel to be like a rolling stone? Ten questions about dispersal
http://www.eec.univ-montp2.fr/
interactions?
Aquatic Science and Technology in Zürich are possible.
evolution. Ann. Rev. Ecol. Syst. 38: 231 – 253.
Mouillot Florent
Duncan, A. B., A. Gonzalez and O. Kaltz. 2015. Dispersal, environmental forcing and parasites combine to affect metapopulation synchrony and
stability. Ecology, 96, 284-290.
Fellous, S., E. Quillery, A. B. Duncan, and O. Kaltz. 2011. Parasitic infection reduces dispersal of ciliate host. Biology Letters 3:327-329.
Fellous, S., A. Duncan, A. Coulon, and O. Kaltz. 2012. Quorum sensing and density-dependent dispersal in an aquatic model system. PLoS ONE 7:
e48436.
Legros, Q. 2012. "Impact de la dispersion sur la diffusion d'une épidémie parasitaire en métapopulation." Master M1 thesis, Université Montpellier 2.
O'Flaherty, D. 2014. "Dispersal and disturbance synchrony affect disease outbreak in experimental metapopulations of Paramecium caudatum". M2
thesis, Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany.
ISEM/UMR5554
AGAP
Méthodes, techniques, outils à utiliser :
Une première analyse des gradients de sélection utilisant la version actuelle de PHENOFIT est en
cours. Ces analyses préliminaires permettront de diriger les simulations et questions adressées durant
la période de stage.
Déroulement du stage (acquisition de données, modélisation, résultats attendus etc.) :
Quels sont les gradients de sélection appliqués sur les dates de débourrement végétatif ?
Oliver Kaltz
Joelle Ronfort et Diala Abu Awad
Problématique :
Où et quand la plasticité phénotypique s’oppose-t-elle aux gradients de sélection prédits ? i.e. la plasticité
phénotypique est-elle toujours adaptative ?
14/09/2016 14:51:46
Evolution expérimental de la dispersion
Variance génétique et réponse à la sélection chez les plantes autogames :
21/09/2016 16:28:38
analyse bibliographique et modélisation
Site web de l'équipe :
In recent years, estimating the divergence times using phylogenies has become increasingly prominent in evolutionary biology (Donoghue & Benton 2007; O'Reilly et al.
2015). Methodological and empirical advances now allow time-calibrated trees to be estimated more accurately than ever before (Lee & Palci 2015). At the same time,
biologists have discovered that the relative timing of different events provides crucial information in the study of many evolutionary phenomena (e.g. Slater & Harmon
2013; Wood et al. 2013; Lee et al. 2014; Reeder et al. 2015).
Phylogenies are, generally, dated by assuming a molecular clock model, the rate of which could be estimated by reference to a time calibration (Zuckerkandl & Pauling
1965). To convert the relative times into absolute times, it has become standard to rely on user-specified internal nodes that are calibrated using additional information,
typically from the fossil record. Using one or more such calibration nodes, it is possible to estimate the ages of all other nodes in the tree (an approach referred to as
“node dating”). This method of extracting dating information from the fossil record by postulating a number of calibration points is far from ideal (Pyron 2011; Ronquist et
al. 2012a). The fossil taxa must be associated (using apomorphy-based criteria) with fixed nodes in the tree, despite the fact that we do not know any of the nodes with
absolute certainty. This may result in artefacts in the dating analyses, such as exaggerated confidence in the tree topology and the resulting age estimates.
An alternative approach to estimating divergence times was recently proposed and has been termed “total-evidence dating” or “tip dating” (Pyron 2011; Ronquist et al.
2012a). Compared with node dating, the total-evidence approach introduces a number of innovations in terms of how the fossil information is incorporated in the analysis.
Specifically, morphological characters are coded for both extinct and extant taxa and combined to a molecular matrix in which only the extant species are coded
Beeravolu C.R., Condamine F.L. in review. An extended maximum likelihood inference of geographic range evolution by dispersal, local extinction, and
(O'Reilly et al. 2015). Age estimates are assigned to individual fossils based on the dating of the strata in which they are found. These data, together with molecular
cladogenesis. Syst. Biol.
sequences, are analyzed in an integrative framework to directly inform the inference of divergence times, while accounting for uncertainty in the placement of the fossils
Condamine F.L., Nagalingum N.S., Marshall C.R., Morlon H. 2015. Origin and diversification of living cycads: a cautionary tale on the impact of the
in the phylogeny (Zhang et al. 2016).
branching process prior in Bayesian molecular dating. BMC Evol. Biol. 15:65.
Total-evidence dating has thus the potential to reconcile phylogeny and the fossil record and to provide a more complete view of the group evolutionary history, then
Condamine F.L., Antonelli A., Lagomarsino L.P., Hoorn C., Liow L.H. 2017. Teasing apart mountain uplift, climate change and biotic drivers of species
allowing for a better understanding of the determinants of temporal and geographic diversification.
Cycadales, extinction, integrative diversification. In: Mountains, Climate and Biodiversity (eds. Hoorn C. & Antonelli A.). Wiley Blackwell.
approach, relict group
Phylogénie et Evolution Moléculaire
Emmanuel Douzery
Tip-dating is an elegant alternative to traditional node calibration approaches for building time-scaled
phylogenetic trees, but questions remain about their application to empirical datasets. Tip-dating has the
potential to close the gap between the fossil record and phylogenetic estimates of divergence times, but also to
infer a more accurate history. While the node dating approach has been widely applied (i.e. thousands of
studies), the total-evidence approach has only been used on a handful of groups (Pyron 2011, 2016; Ronquist
et al. 2012a; Lee et al. 2014; Arcila et al. 2015; Matzke & Wright 2016). Besides only “small” empirical
The first objective of the project lies in the generation of a combined (molecular and morphological)
datasets have been analysed and a limited number of analyses has been performed whereas the role of fossil matrix including both extant and extinct species, as well as the closest relatives (i.e. outgroups). The
preservation (Zhang et al. 2016), the effect of priors (Matzke & Wright 2016) or the effect of missing data
molecular data are already available (Condamine et al. 2015), and more species will be added using
(Guillerme & Cooper 2016) must be explored to obtain the most “accurate” evolutionary history of the focal
GenBank data. Both chloroplast and nuclear genes will be screened for a tentative inclusion since the
clade.
mitochondrial genome can be limited for phylogenetic reconstructions. On the other hand, morphological
In this project, we propose to study the plant order (Cycadales), a relevant biological model to reconstruct a data have been coded for 37 cycad genera including both extant and extinct lineages (e.g. Hermsen et
total-evidence phylogeny. The fossil record of cycads dates back to the Permian, and suggests several periodsal. 2006; Cúneo et al. 2010; Martínez et al. 2012). Although there is no data generation, it is possible
of extinction. The today’s diversity of cycads represents just a shadow of their past glory. Currently cycads
that for certain fossil species the coding of morphological characters has to be revised, improved, or
include only 10 extant genera and 330 extant species distributed over the tropical and subtropical areas. Oncecompleted as new material is published (or new taxonomic revisions proposed). We expect that the data
a dominant group with a wider distribution, the cycads are likely to suffer declining diversity since the
acquisition and management will take about a month.
Cretaceous (Nagalingum et al. 2011; Condamine et al. 2015), but little is know regarding the causes of their The goal is to propose an integrative phylogenetic view of the cycad evolutionary history. The analyses
extinction.
can take a while because such phylogenetic reconstructions can be subject to different pitfalls and
The current rate at which cycad diversity is threatened exceeds that of all other groups (63% of the species arecaveats (Guillerme & Cooper 2016; Matzke & Wright 2016; Zhang et al. 2016), which have to be
threatened to extinction), and can be attributed to a combination of rapidly changing ecological (due to human explored and dealt with during the training course. For information, a single phylogenetic and dating
disturbance) and climatic conditions. This raises the question of how cycads coped with preceding
analysis can take one week to complete. Based on the supervisor experience, the planed analyses of
environmental crises during their evolutionary history, and in interaction with potential competitors. Using the the cycad dataset will require about two months. The resulting phylogenetic framework will be used to
resulting total-evidence phylogeny, it will be possible to address myriad of evolutionary questions such as theirtest several hypotheses on the macroevolutionary history of cycads such as the time of origin, the group
origin and global colonization pattern but also the causes of the declining diversity and understand what has relationships, but more importantly the pattern of species diversification, the biogeographic history and
made the cycads so prone to extinction.
the pattern of cycad extinction. The hypothesis testing will request one additional month of analyses.
http://www.isem.univ-montp2.fr/recherche/equipes/phylogenie-et-evolution-moleculaire/presentation/
Informations complémentaires (facultatif)
Horodateur
Titre de stage :
A genomic perspective on the evolution in small populations of island endemic
30/09/2016 13:45:58
birds
Nabholz Benoit
Microbiome et Zoonoses : impact des flores bactériennes et fongiques sur l’
épidémiologie de l’hantavirus Puumala chez son réservoir sauvage, le
30/09/2016 14:51:58
campagnol roussâtre
Charbonnel Nathalie et Roche
Benjamin
Développement de méthodes de détection de la sélection en temps réel basée
03/10/2016 11:43:56
sur les variations de composition génotypique
ODDOU-MURATORIO Sylvie
Téléphone :
Courriel :
Laboratoire /
Unité d'accueil :
ISEM
04 99 62 33 02 / 06 29 [email protected] ;
58 54 60
[email protected]
CBGP / MIVEGEC
URFM, Ecologie
des Forêts
méditerranéennes,
INRA Avignon
Agnes Mignot
Mots-clés (5 max)
Equipe d'accueil :
Oceanic islands provide great opportunities to study biological evolution (Losos & Ricklefs 2009). Visiting the Galapagos archipelago certainly helped Charles Darwin to
understand the process of natural selection. But Darwin was not the only one to benefit from them: islands communities were also used to study the process of
speciation (Mayr 1942); diversification by adaptive radiation (Grant and Grant 2011) and much more. Natural selection undoubtedly plays a role in triggering these
changes, when a colonizer population responds to a new ecological environment and opportunities.
Loire E, Chiari Y, Bernard A, Cahais V, Romiguier J, Nabholz B, Lourenço JM, Galtier N. 2013. Population genomics of the endangered giant
What is much less studied, however, is the impact of genetic drift and non-adaptive processes on islands species evolution. The reasons to think that genetic drift may
Galapagos tortoise. Genome Biol. 14:R136.
be an important force ensue from two reasons: first, oceanic islands are often small and isolated, colonization is likely to involve few individuals leading to a population
bottleneck and a sudden stop of gene flow; second, once the population is settle, its growth will be mechanically limited by the island size – the smaller the island, the
Nabholz B, Uwimana N, Lartillot N. 2013. Reconstructing the Phylogenetic History of Long-Term Effective Population Size and Life-History Traits Using
smaller the population. Genetic drift is expected to also impact species' ability to adapt. In particular, its importance is increasingly put forward to explain patterns of Evolution moléculaire, Adaptation, Patterns of Amino Acid Replacement in Mitochondrial Genomes of Mammals and Birds. Genome Biol. Evol. 5:1273–1290.
molecular and genome evolution (Lynch 2006; Woolfit 2009; Ellegren 2009).
Derive génétique, Oiseaux, îles
Phylogénie & Evolution moléculaire
Vanlerberghe Flavie / Simard
Frédéric
De nombreuses recherches ont récemment montré l’importance du microbiome en santé humaine et vétérinaire, que ce soit pour des pathologies transmissible ou non.
La flore intestinale reste la communauté la mieux étudiée car elle est considérée comme un organe accomplissant des fonctions propres et interagissant avec le
métabolisme ou le système immunitaire, localement et également de façon systémique. Les premiers projets d’envergure tels que le ‘Human Microbiome Project’ ont
révélé la diversité des flores bactériennes de nombreuses parties du corps humain, et leur rôle dans la sensibilité à différents agents maladies infectieuses. Aujourd’hui,
les technologies de séquençage haut débit permettent d’appréhender l’ensemble de la diversité microbienne présente dans différents organes et excrétas des animaux,
Microbiome, interactions,
y compris en dehors des modèles de laboratoire, et d’analyser l’influence de cette flore sur leur fitness. De plus, ces technologies permettent de s’intéresser aussi bienhantavirus, écologie de la santé,
aux communautés bactériennes qu’aux communautés fongiques ou virales. Ces avancées ouvrent de nouvelles perspectives de recherche permettant de mieux
faune sauvage, zoonoses,
comprendre les interactions entre communautés microbiennes et leur influence sur l’épidémiologie de certains agents infectieux dans la faune sauvage.
métagénomique
Eric Rigolot
Les méthodes de détection de la sélection directionnelle sur la base de données moléculaires s’appuient généralement sur les variations de fréquences alléliques (V(F))
entre groupes spatiaux (e.g. populations le long d’un gradient environnemental ; Lotterhos & Whitlock 2015) ou temporels (e.g. échantillons temporels d’une lignée
soumise à sélection directionnelle ; Goldringer & Bataillon 2004). L’hypothèse que la sélection contribue à V(F) à un locus donné est généralement testée par rapport à
l’hypothèse nulle que seuls les processus non sélectifs (dérive génétique, flux de gènes) déterminent V(F). Cette approche permet de détecter les loci sous sélection
directionnelle quand cette dernière est forte, ou répétée pendant un nombre important de générations. Néanmoins, son efficacité décroit quand la sélection induit de sélection, marqueurs
faibles V(F) entre groupes spatiaux ou temporels (Stephan 2016), typiquement entre populations spatialement proches le long d’un gradient environnemental (sélection
moléculaires, micro-evolution,
micro-géographique), ou entre deux générations (sélection en temps réel).
arbres, estimation
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Groupe Ecologie & evolution des
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zoonoses / Santé, Ecologie et Evolution
Problématique :
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Singhal S, Leffler E, Sannareddy K et al. (2015) Stable recombination hotspots in birds. bioRxiv,
023101.
The project aim to study the impact of non-adaptive forces on the genome evolution in natural population.
Weber CC, Nabholz B, Romiguier J, Ellegren H (2014) Kr/Kc but not dN/dS correlates positively
The dataset will be used to unravel the influence of population size on the accumulation of deleterious
with body mass in birds, raising implications for inferring lineage-specific selection. Genome
mutations in the genome. The effect of population size variation will be evaluated in various classes of sites Le candidat devra analyser des données de génomique des populations issues de séquençage nouvelle
biology, 15, 542.
including protein-coding genes, synonymous sites, flanking regions but also non-coding sites apparently undergénération. Les modèles biologiques proposés sont des pinsons de Darwins pour les espèces insulairesCe projet implique principalement des analyses bioinformatiques. Le Woolfit M (2009) Effective population size and the rate and pattern of nucleotide substitutions.
evolutionary constraint such as the so-called ultra-conserved elements. The goal will be to establish if different(~200 génomes disponibles) (Lamichhaney et al. 2015) et des Gobemouches noir et blanc Européen candidat devra être intéresser par l'analyse de données des
Biology Letters, rsbl–2009.
regions of the genome are differentially affected by the reduction of population size. To do that, other
(Ficedula hypoleuca et Ficedula albicollis, + de 40 génomes disponibles) pour les espèces
séquences en utilisant des langages de programmations
Zhang G, Li C, Li Q et al. (2014) Comparative genomics reveals insights into avian genome
fundamental forces that affect molecular evolution will be taken into account: recombination rates and genes continentales (Ellegren et al. 2012). Les données sur les gobemouches sont en cours d'acquisition et informatiques et des outils statistiques modernes.
evolution and adaptation. Science, 346, 1311–1320.
Emmanuel Douzery
http://www.isem.univ-montp2.fr/
expression level, that will be estimated using transcriptome data.
seront disponibles au début du stage.
Kau, A. L. et al. Human nutrition, the gut microbiome and the immune system. Nature 474, 327Au cours de ce stage, nous proposons d’analyser et d’identifier les interactions entre communautés
336, 2011.
bactériennes et fongiques de rongeurs sauvages, et de tester leurs impacts sur la sensibilité des rongeurs aux
Clemente, J. C. et al. The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view. Cell
pathogènes. Nous utiliserons le modèle biologique du campagnol roussâtre, Myodes glareolus, réservoir d’un
148, 1258-1270, 2012.
agent zoonotique transmissible à l’homme et responsable de la néphropathie épidémique, l’hantavirus
Marsland, B. J. & Gollwitzer, E. S. Host-microorganism interactions in lung diseases. Nat Rev
Puumala. Deux stratégies seront explorées pour rechercher les interactions entre ce virus et la flore
Immunol 14, 827-835, 2014.
microbienne (bactéries et champignons) d’organes cibles pour la réplication de ce dernier (poumons, intestins).
Nguyen, L. D. et al. The lung mycobiome: an emerging field of the human respiratory microbiome.
Dans un premier temps, un suivi de campagnols roussâtres infectés expérimentalement en conditions
Tous les prélèvements sont disponibles, et incluent des organes et excrétas de campagnols roussâtres
Front Microbiol 6, 89, 2015.
contrôlées sera utilisé pour analyser l’impact de l’infection virale sur la diversité et la composition des flores de l’Ain et du Jura i) infectés expérimentalement par une souche de Puumala et suivis durant cinq
Phan, T. G. et al. The fecal viral flora of wild rodents. Plos Pathogens 7, e1002218, 2011.
microbiennes. Les résultats obtenus pour des campagnols issus de zones adjacentes endémiques (Jura) et semaines, et ii) de populations naturelles. Une première phase du stage consistera en l’acquisition des
Tang, J. et al. Mycobiome: Approaches to analysis of intestinal fungi. J Immunol Methods 421,
non endémiques à Puumala (Ain) seront comparés. Ceci permettra de tester i) s’il existe des différences
données moléculaires bactériennes et fongiques. Sous la supervision de M. Galan (IR, CBGP), l’étudiant
112-121, 2015.
régionales de structure/diversité des communautés microbiennes avant l’infection, ii) si ces différences influent(e) appliquera des approches de métagénomique basées sur l’amplification haut débit d’amplicons des
Hooper, L. V. et al. Interactions between the microbiota and the immune system. Science 336,
le cours de l’infection ou iii) si des changements de structure/diversité de ces communautés sont observés au régions 16S V4 pour la détection sans a priori de bactéries, et ITS1 pour les champignons. Les
1268-1273, 2012.
cours de l’infection. Dans un second temps, un échantillonnage plus important de populations naturelles du analyses bioinformatiques seront réalisées sous Galaxy, à l’aide du logiciel FROGS développé et
Kozich, J. J. et al. Development of a dual-index sequencing strategy and curation pipeline for
Site web : https://www6.montpellier.inra.
Jura et de l’Ain sera utilisé pour décrire la variabilité géographique et inter-individuelle (notamment entre
récemment adapté par nos collaborateurs (INRA Toulouse). Les analyses biostatistiques seront
analyzing amplicon sequence data on the MiSeq Illumina sequencing platform. Appl Env Microbiol
fr/cbgp/Recherche/Groupesindividus infectés et non infectés) des communautés bactériennes et fongiques des campagnols roussâtres, etréalisées sous la supervision de B. Roche (MIVEGEC). Elles viseront à décrire la diversité et la structureBiologie moléculaire : extraction d’AND bactérien et fongique,
79, 5112-5120, 2013.
thematiques/Ecologie-et-evolution-desvérifier les conclusions proposées à l’issue de l’étape précédente. Ces comparaisons géographiques entre unedu microbiome intra- et inter-individus, puis à tester l’existence d’interactions au sein de ce microbiome,amplification et séquencage haut débit (MiSeq)
Lozupone, C. & Knight, R. UniFrac: a new phylogenetic method for comparing microbial
Selon le profil des étudiants intéressés, il sera possible de
zoonoses : Twitter : @EcolEvolZoonose
région endémique et non endémique permettront de proposer des hypothèses sur les processus de coen particulier en lien avec l’infection par le virus Puumala. En particulier, les patrons décrits sur la base Bioinformatique : Galaxy, Frogs, Mothur
communities. Appl Env Microbiol 71, 8228-8235, 2005.
moduler les objectifs du stage pour donner plus d’importance au
Charbonnel N. & Castel G. / François http://roche.ben.googlepages.com : Twitter adaptation mis en place entre M. glareolus / Puumala et la flore bactérienne et fongique au cours de l’histoire des données de populations naturelles pourront être recherchés dans le jeu de données du suivi
Biostatistiques : analyses multivariées, GLM, GLMM, analyses en Hardestam, J. et al. Puumala hantavirus excretion kinetics in bank voles (Myodes glareolus).
développement des analyses mathématiques relatives à la
Renaud
: @BenRocheGroup
contemporaine.
expérimental.
réseaux
Emerg Infect Dis 14, 1209-1215, 2008.
détection des interactions.
Klein EK, Carpentier F, Oddou-Muratorio S (2011) Estimating the variance of male fecundity from genotypes of progeny arrays: evaluation of the
bayesian forward approach. Methods in ecology and Evolution, 2, 349-361.
Klein EK, Desassis N, Oddou-Muratorio S (2008) Pollen flow in the wildservice tree, Sorbus torminalis (L.) Crantz. IV. Whole inter-individual variance of
male fecundity estimated jointly with the dispersal kernel. Molecular Ecology, 17, 3323-3336.
Oddou-Muratorio S, Klein E, Austerlitz F (2005) Pollen flow in the wildservice tree, Sorbus torminalis (L.) Crantz. II. Pollen dispersal and heterogeneity
in mating success inferred from parent-offspring analysis. Molecular Ecology, 14, 4441 - 4452.
Oddou-Muratorio S, Klein EK (2008) Comparing direct vs. indirect estimates of gene flow within a population of a scattered tree species. Molecular
Ecology, 17, 2743-2754.
Oddou-Muratorio S, Gauzere J, Bontemps A, Rey J-F, Klein EK. Tree, Sex and Size: Ecological determinants of male versus female fecundity in three
Fagus sylvatica stands along an elevational gradient. soumis à Molecular Ecology.
Stoeckel S, Klein EK, Oddou-Muratorio S, Musch B, Mariette S (2012) Negative frequency dependent selection is not the only force to drive
gametophytic S-allele evolution between two generations in wild cherry populations. Evolution, 66, 486–504.
Biologie des populations et Evolution
Sylvie Oddou-Muratorio
Burczyk J, Adams WT, Birkes DS, Chybicki IJ (2006) Using genetic markers to directly estimate
L’objectif de ce stage est de développer une nouvelle approche pour caractériser la sélection directionnelle en
gene flow and reproductive success parameters in plants on the basis of naturally regenerated
temps réel, en s’appuyant sur les variations de la composition génotypique (V(G)) entre deux générations
seedlings. Genetics, 173, 363-372.
successives (parent-descendants). Dans ce cas, pour détecter les processus sélectifs, on souhaite utiliser une
Burczyk J, Adams WT, Moran GF, Griffin AR (2002) Complex patterns of mating revealed in a
hypothèse nulle dans laquelle les processus non sélectifs (dérive génétique, flux de gènes) seront modélisés
Eucalyptus regnans seed orchard using allozyme markers and the neighborhood model. Molecular
de manière plus mécanistes et à l’échelle individuelle (relations d’apparentement). Chez les plantes en
Ecology, 11, 2379-2391.
particulier, le développement conjoint de marqueurs moléculaires à haut débit et de méthodes statistiques d’ Nous partirons du modèle de croisement explicite dans un voisinage (SEMM pour Spatially-Explicit
Goldringer I, Bataillon T (2004) On the Distribution of Temporal Variations in Allele Frequency:
assignation de parenté permet en effet de caractériser finement les mouvements de pollen et de graines, ainsiMating Model) développé par Oddou-Muratorio et al. (2005) et Oddou-Muratorio et al. (2008). Dans une
Consequences for the Estimation of Effective Population Size and the Detection of Loci UndergoingLe stage sera co-encadré étroitement par :
que la dérive génétique liée aux variations de fertilité à partir des génotypes et des positions spatiales de
première étape, nous dériverons dans le cadre du SEMM la relation entre sélection, flux de gènes,
Le stage repose essentiellement sur de la modélisation. La relation Selection. Genetics, 168, 563-568.
Etienne Klein, BioSp, Biostatistiques et Processus Spatiaux ,
parents et de leur descendants (Burczyk et al. 2002 ; Burczyk et al.2006 ; Klein et al. 2008 ; Klein et al. 2011 ; dérive et V(G), puis nous explorerons par simulation de scénarios contrastés, dans quelles conditions entre sélection, flux de gènes, dérive et V(G) formalisé dans le cadre Lotterhos KE, Whitlock MC (2015) The relative power of genome scans to detect local adaptation INRA Avignon ([email protected] / +33.4.32.72.21.54)
Oddou-Muratorio et al. 2005 ; Oddou-Muratorio et al. 2008 ; Oddou-Muratorio et al. soumis). Cette approche a(intensité de sélection, type d’échantillonnage) V(G) révèle la signature de la sélection en temps réel. Ladu stage sera introduite dans le code du SEMM (implémenté
depends on sampling design and statistical method. Molecular Ecology, 24, 1031-1046.
François Lefèvre, URFM, Ecologie des Forêts méditerranéennes,
d’ailleurs déjà permis de caractériser l’action de la sélection fréquence dépendante au locus d’incompatibilité deuxième étape consistera à appliquer la nouvelle méthode à des jeux de données déjà disponibles pour
actuellement la fois en Mathematica et en C++). L’un des deux
Stephan W (2016) Signatures of positive selection: from selective sweeps at individual loci to subtleINRA Avignon ([email protected] / +33.4.32.72.29.01)
(Stoeckel et al. 2012). Dans ce stage, il s’agira de généraliser cette nouvelle approche « en temps réel » à la différentes espèces d’arbres forestiers, et obtenus dans le cadre du projet TipTree (http://www.tiptree- codes sera choisi pour le travail de simulations. Le post-traitement allele frequency changes in polygenic adaptation. Molecular Ecology, 25, 79-88.
Sylvie Oddou-Muratorio, Ecologie des Forêts méditerranéennes,
http://www6.paca.inra.fr/ecologie_des_forets_mediterraneennes/
détection de la sélection directionnelle sur des loci candidats.
project.eu/).
des simulations sera fait avec le logiciel R.
INRA Avignon ([email protected] / +33.4.32.72.29.04)
Bravo, I. G. and M. Félez-Sánchez, 2015. Papillomaviruses: Viral evolution, cancer and evolutionary
medicine. Evol Med Public Health 2015:32–51
Doorbar, J., W. Quint, L. Banks, I. G. Bravo, M. Stoler, T. R. Broker, and M. A. Stanley, 2012. The
biology and life-cycle of human papillomaviruses. Vaccine 30(S5):F55–70
Alizon, S. and Y. Michalakis, 2015. Adaptive virulence evolution: the good old fitness-based approach. Trends Ecol Evol 30:248–254
Cousineau S. V. & Alizon S, 2014. Parasite evolution in response to sex-based host heterogeneity in resistance and tolerance. J Evol Biol. 27(12):
2753-66
Fraser, C., K. Lythgoe, G. E. Leventhal, G. Shirreff, T. D. Hollingsworth, S. Alizon, and S. Bonhoeffer, 2014. Virulence and pathogenesis of HIV-1
infection: an evolutionary perspective. Science 343:1243727
04/10/2016 18:57:16
Modeling the evolution of human infectious diseases
06/10/2016 22:54:14
Origine et évolution de l’asexualité contagieuse
07/10/2016 11:40:29
Modélisation intégrée d’un écosystème et ses services
Samuel Alizon
Thomas Lenormand
Cédric Gaucherel
MIVEGEC
CEFE
UMR AMAP
Frédéric Simard
Understanding how human parasites evolve is key to controlling them. However, this aspect is usually neglected in public health policies. In practice, we can use
parasite evolution as a marker to infer how parasite spread (often referred to as “phylodynamics”) or to predict how infection traits might evolve to perturbations,
especially the implementation of public health policies. One of our main traits of interest is the virulence of the infection. We develop both conceptual models, to
formulate predictions, and more applied models to analyse data. One of the originalities of our approaches is to build “nested models” that incorporate within-host
dynamics into an epidemiological setting.
R. Joffre
1.Lenormand T, Engelstädter J, Johnston SE, Wijnker E, Haag CR. 2016. Evolutionary mysteries in meiosis. Phil. Trans. Roy. Soc. B, in press.
2.Lievens EJP, Henriques GJB, Michalakis Y, Lenormand T. 2016. Maladaptive sex ratio adjustment in the invasive brine shrimp Artemia franciscana.
The observation that most eukaryotic species are sexual and that asexual species are rare and recent remains one of the greatest puzzles of contemporary evolutionary
Curr Biol. 26:1463–1467.
biology. This puzzle is a theoretical one because sex involves very strong costs relative to asexual reproduction. Yet, it is also an empirical challenge as performing
3.Nougué O, Rode NO, Jabbour Zahab R, Ségard A, Chevin LMC, Haag C, Lenormand T. 2015. Automixis in Artemia: solving a century old
experiments aimed at understanding the maintenance of sex have proven extremely difficult, despite very intensive effort over several decades. All extant asexuals have
controversy. J. Evol. Biol. 28:2337-2348
evolved from sexual relatives, and there is no evidence for these transitions to ever be caused by a mutation that simply transforms meiosis into mitosis. Instead,
4.Svendsen N, Reisser CMO, Dukić M, Thuillier V, Ségard A, Liautard-Haag C, Fasel D, Hürlimann E, Lenormand T, Galimov Y and Haag CR. 2015.
asexuals exhibit an astonishing diversity of meiotic modifications, and even the forms that nowadays reproduce by a system most closely resembling mitosis likely have
Système de reproduction, théorie, Uncovering Cryptic Asexuality in Daphnia magna by RAD-Sequencing. Genetics 201:1143-1155.
evolved gradually. Considering these transitions with more realism may be crucial, because the selection pressures acting on the intermediate steps may differ strongly
génétique des populations, conflits 5.Haag, C. R. & Roze, D. 2007 Genetic load in sexual and asexual diploids: Segregation, dominance and genetic drift. Genetics 176, 1663–1678.
from those acting pure mitotic vs. meiotic systems.
génétiques, génomique
GEE
T. Fourcaud
Les écosystèmes sont des objets encore mal compris et les services écosystémiques qu’ils nous procurent sont d’une grande complexité. L’une des raisons de cette modélisation et formalisation;
situation inconfortable, pour nous qui en dépendons, tient dans le fait que les écosystèmes ne sont ni tout à fait inertes, ni tout à fait vivants, mais bien une sorte de fonctionnement écosystémique;
troisième catégorie incomprise. L’homme, qui a un impact étendu sur les écosystèmes et bénéficie en retour de leurs services, vient compliquer plus encore le
optimisation services
fonctionnement de l’ensemble. En particulier, nous souhaitons aujourd’hui gérer au mieux les nombreux services écosystémiques, alors que ces derniers sont souventécosystémiques; sites
en conflit et/ou en synergie (Bennett et al. 2015).
instrumentés
Hartfield, M. and S. Alizon, 2015. Within-host stochastic emergence dynamics of immune-escape mutants. PLoS Comput Biol 11:e1004149
evolution, epidemiology, virulence, Sofonea, M., S. Alizon, and Y. Michalakis, 2015. From within-host interactions to epidemiological competition: a general model for multiple infections.
viruses, humans
Philos Trans R Soc Lond B 370:20140303.
SEE
François Renaud
C. Haag
Gaucherel, C., F. Boudon, T. Houet, M. Castets, and C. Godin. 2012. Understanding Patchy Landscape Dynamics: Towards a Landscape Language.
PLoS ONE:10.1371/journal.pone.0046064.
Giavitto, J.-L., H. Klaudel, and F. Pommereau. 2012. Integrated regulatory networks (IRNs): Spatially organized biochemical modules. Theoretical
Computer Science 431 219-234.
3. Communauté
A. Stokes
Cluzeau D., Guernion M., Chaussod R., Martin-Laurent F., Villenave C., Cortet J., Ruiz-Camacho N., Pernin C., Mateille T., Philippot L., Bellido A.,
Rougé L., Arrouays D., Bispo A., Pérès G. (2012). Integration of biodiversity in soil quality monitoring: Baselines for microbial and soil fauna
parameters for different land-use types. Eur. J. Soil Biol. 49, 63-72
Pey, B., Nahmani, J., Auclerc, A., Capowiez, Y., Cluzeau, D., Cortet, J., Decaens, T., Deharveng, L., Dubs, F., Joimel, S., Briard, C., Grumiaux, F.,
Laporte, M.A., Pasquet, A., Pelosi, C., Pernin, C., Ponge, J.F., Salmon, S., Santorufo, L., Hedde, M. (2014). A review of current use of and future
needs for soil invertebrate functional traits in community ecology. Basic and Applied Ecology. 15, 194-206
Influence du paysage et des pratiques agricoles à l’échelle du territoire sur la
qualité biologique des sols : étude de la structure des communautés de
07/10/2016 13:22:30
collemboles
Jérôme Cortet
Identification des straté gies mises en place par les communauté s de
microorganismes du sol pour accé der à la ressource en systè me agroforestier
10/10/2016 21:06:03
mé diterrané en.
Guillot Esther
Emergence d'un compromis compétition/colonisation par l’évolution conjointe
11/10/2016 09:49:16
de la dispersion et de la phénologie de germination.
Cheptou Pierre-Olivier
CEFE /
Département
Biodiversité
Conservation /
Equipe E3A
Eco&Sols
UMR 5175 CEFE
Richard Joffre
Les facteurs d’origine anthropiques qui influencent les communautés de la mésofaune du sol sont multiples. Si on connait bien les effets de l’occupation des sols sur la
biodiversité, les effets combinés de cette occupation du sol et des pratiques agricoles restent encore peu renseignés. Par ailleurs les échelles d’étude se situent
généralement au niveau de la parcelle et peu de données ont été acquises au niveau du paysage.
collemboles, paysages, traits,
communautés, bioindicateurs
Jean Luc Chotte
En systè me agroforestier, les litiè res aé riennes et souterraines pré sentes sur la ligne d’arbre (feuilles et racines de l’arbre et des espè ces de la bande enherbé e) et
dans l’interligne (ré sidus de culture et racines de la culture) repré sentent le principal apport de matiè res organiques au sol et la source trophique majeure pour les
organismes du sol (Bais et al 2006). La dé composition de ces litiè res va dé pendre de leur composition chimique et de la proportion de composé s facilement
assimilables (cytosolubles) et de composé s structuraux plus difficilement dé gradables (Bertrand et al 2006). Les composé s cytosolubles sont pré fé rentiellement
dé gradé s par la voie bacté rivore (Fierer et al 2007) alors que les composé s structuraux le sont plutôt par la voie fongique. La dé composition des litiè res et la
miné ralisation de carbone (C), d’azote (N) et de phosphore (P) sont contrôlé es par la sé cré tion d’enzymes extracellulaires par les microorganismes du sol (bacté ries et
champignons notamment).
Dans ces systè mes agroforestiers, comparativement aux agro-é cosystè mes conventionnels où le peuplement vé gé tal est mono-spé cifique, les qualité s de litiè res sont
trè s contrasté es. L’hypothè se é mise ici est qu’il existerait un gradient spatial de capacité fonctionnelle des dé composeurs, qui s’é tendrait de la ligne d’arbre jusqu’au
centre de l’interligne. Cette diffé rence fonctionnelle entrainerait des excré tions diffé rentes d’enzymes lié es aux cycles de C, N et P, affectant in fine les vitesses de
Agroforesterie, activité
miné ralisation et la disponibilité de N et P.
microbienne, décomposition litière
Joffre
En écologie évolutive, la notion de compromis compétition/colonisation a été largement invoquée pour expliquer les stratégies des organismes et le maintien de la
diversité dans les communautés (Tilman 1988). L’idée est qu’un organisme ayant une bonne stratégie colonisatrice aura une faible aptitude compétitrice et
réciproquement. Chez les plantes, ce modèle est sous-tendu par un modèle « mécaniste » qui propose qu’une plante répartit ses ressources soit en un grande nombre
de petites graines qui colonisent bien mais sont peu compétitrices (du fait de leur faible taille) soit un petit nombre de grosses graines peu mobiles mais bonnes
compétitrices (Smith et Fretwell 1974). Si ce modèle a reçu quelques validations, le compromis n’a pas été clairement mis en évidence. Nous nous intéressons au cas
des espèces hétérocarpes, produisant deux types de graines : grosses graines peu dispersives et petites graines ayant une bonne aptitude à la dispersion. Ces
espèces sont bien représentées dans la famille des Asteracées. Sur ce modèle, le compromis compétition colonisation n’a pas été validé. Par exemple, chez Crepis
sancta, nous avons montré qu’il n’existait aucune différence de ressource entre les deux types de graines (la différence de masse est due à des tissus floraux) et que
les grosse graines n’avaient de ce fait pas d’avantage compétitif direct (Dubois & Cheptou 2012). Par contre, les grosses graines ont une phénologie de germination
plus précoce, ce qui, dans les conditions de germination naturelles, leur donne un avantage compétitif important (Dubois & Cheptou 2012). Ce résultat a été depuis Compromis compétition
confirmé par plusieurs travaux.
colonisation ESS
Santorufo, L., Cortet, J., Nahmani, J., Pernin, C., Salmon, S., Pernot, A., Morel, J.L., Maisto, G. (2015). Responses of functional and taxonomic
collembolan community structure to site management in Mediterranean urban and surrounding areas. Eur J. Soil Biol. 70, 46-57.
Joimel, S., Cortet, J., Jolivet, C.C., Saby, N.P.A., Chenot, E.D., Branchu, P., Consalès, J.N., Lefort, C., Morel, J.L., Schwartz, C. (2016). Physicochemical characteristics of topsoil for contrasted forest, agricultural, urban and industrial land uses in France. Sci. Tot. Environ. 545-546, 40-47.
Ecologie des Arthropodes et Activités
Anthropiques
Eco&Sols
Cheptou, P.-O., Carrue, O., Rouifed, S. and Cantarel, A. 2008 Rapid evolution of seed dispersal in an urban environment in the weed Crepis sancta.
Proceedings of the National Academy of Sciences USA 105, 3796-3799.
Cheptou, P.-O. & F. Massol 2009 Pollination fluctuations drive evolutionary syndromes linking dispersal and mating system. The American Naturalist
174 (1) 46-55.
Dubois, J. & P.-O. Cheptou 2012 Competition/colonization syndrome mediated by early germination in non-dispersing achenes in the heteromorphic
species Crepis sancta Volume: 110 Issue: 6 Pages: 1245-51 Annals of Botany
Rubio de Casas, R. Donohue , K. Venable, L.D. and P.-O. Cheptou 2015 Gene-flow through space and time: dispersal, dormancy and adaptation to
changing environments Evolutionary Ecology 29:813–831.
Biostatistiques et Biologie des
Dubois, J. & P.-O. Cheptou 2012 Effects of fragmentation on plant adaptation to urban environments Phil. Trans Roy. Soc. B. (in press)
Populations
Pierre Jay-Robert
Isabelle Bertrand
Joura, E. A., A. R. Giuliano, O.-E. Iversen, C. Bouchard, C. Mao et al. 2015. A 9-valent HPV
We are interested in several human pathogens (e.g. HIV, ebola virus, hepatitis C virus) but recently we have
vaccine against infection and intraepithelial neoplasia in women. N Engl J Med 372:711–23.
developed a focus on human papillomaviruses (HPV). Papillomaviruses are amongst the most oncogenic
viruses in humans, being responsible for nearly all cervical cancers, a majority of anal cancers and a quarter of
Murall, C. L., K. S. McCann, and C. T. Bauch, 2014. Revising ecological assumptions about
throat cancers. Since they are double stranded DNA viruses, their evolutionary potential is often neglected.
Human papillomavirus interactions and type replacement. J Theor Biol 350:98–109.
However, molecular epidemiology data shows that these human papillomaviruses (HPV) are extremely
diversified. Furthermore, it is particularly striking that HPV fall into two categories in terms of phenotype of the
Murall, C. L., C. T. Bauch, and T. Day, 2015. Could the human papillomavirus vaccines drive
infection: some are very productive in terms of virions and cause genital warts, while other are more latent and
virulence evolution? Proc Biol Sci 282:20141069
cause cancers. Finally, vaccines have been implemented since 2006 that target some HPV types, thus
The project is broadly about modelling the evolution of infectious diseases but ideally it will focus on
Epidemiological modelling
potentially generating a new selective pressure.
developing within-host and between host models to study the ecology and evolution of HPV infections. Adaptive dynamics
Tota, J. E., M. Chevarie-Davis, L. A. Richardson, M. Devries, and E. L. Franco, 2011. Epidemiology
One possible extension of the model will be to couple these models with phylogenetic analyses in order Numerical simulations (in C, C++ or R)
and burden of HPV infection and related diseases: implications for prevention strategies. Prev Med
http://www.mivegec.ird.fr/fr/equipes/see
to test hypotheses using viral sequence data.
Analytical approaches (in mathematica)
53 Suppl 1:S12–S21.
Une première partie du stage sera consacrée à l’élaboration de
simulation visant à modéliser l’évolution de locus neutres dans des
lignées parthénogénétiques de différents types de reproduction
asexuée (différents modes d’automixie, apomixie). Une question
centrale ici sera de déterminer les meilleures manières de mesurer
les distances génétiques entre lignées parthénogénétique. Cette
question est particulièrement importante pour pouvoir retracer l’
Neiman, M., Sharbel, T. F. & Schwander, T. 2014 Genetic causes of transitions from sexual
histoire de l’asexualité à partir de données de séquences ou de
reproduction to asexuality in plants and animals. J. Evol. Biol. 27, 1346–59.
polymorphisme. Retracer cette histoire est importante pour bien
comprendre le mode d’évolution de l’asexualité contagieuse. Une
Paland, S., Colbourne, J. K. & Lynch, M. 2005 Evolutionary history of contagious asexuality in
application consistera en une analyse et l’utilisation de ces
Daphnia pulex. Evolution 59, 800–813.
métriques de distance génétique dans le cas de l’asexualité
contagieuse chez Artemia parthenogenetica (données de RAD-seq Delmotte, F., Leterme, N., Bonhomme, J., Rispe, C. & Simon, J. C. 2001 Multiple routes to
disponibles sur une collection de lignées). Un autre volet à
asexuality in an aphid species. Proc. Biol. Sci. 268, 2291–9.
développer (au choix selon la motivation de l’étudiant) est d’étudier le
mode d’évolution du locus d’asexualité se propageant par contagion. Stoeckel, S. & Masson, J.-P. 2014 The exact distributions of Fis under partial asexuality in small
En particulier, le rôle de la recombinaison est quelque chose qui doit finite populations with mutation. PLoS One 9, e85228.
This transition is however difficult to study. In some cases, this transition is relatively frequent, because of
être particulièrement étudié car le taux de recombinaison peut faire l’
“contagious asexuality”. In these systems, new parthenogenetic lineages evolve by hybridization between a
objet d’un conflit génétique entre le gène d’asexualité (qui bénéficie Butlin, R. 2002 The costs and benefits of sex: new insights from old asexual lineages. Nat. Rev.
“rare male” produced by a parthenogenetic female and a sexual female from a closely related species. These Le stage comporte deux parties mesures de distance génétique chez les asexués (incluant des
de la formation de males par recombinaison, qui lui permette de se Genet. 3, 311–317.
transitions offer the opportunity to investigate the genomic footprint of asexuality in newly emerging asexual analyses de données génomiques) et modélisation de l’Evolution des « males rares ». L’ordre, voire le propager) et la lignée clonale (pour qui la recombinaison est source
lineages. The aim of this project is to investigate this situation by modelling the consequences of such system choix de ces deux thèmes proches est assez libre et peut varier selon le gout et les compétences de l’ de fardeau en diminuant l’hétérozygotie dans les parties distales des Tucker, A. E., Ackerman, M. S., Eads, B. D., Xu, S. & Lynch, M. 2013 Population-genomic
(1) for the measure of genetic distance among parthenogenetic lineages, (2) for the patterns of genome wide étudiant-e.
chromosomes). Pour étudier ça, des modèles d’évolution de l’
insights into the evolutionary origin and fate of obligately asexual Daphnia pulex. Proc. Natl. Acad.
heterozygosity and diversity in lineages of different age, (3) for understanding the evolutionary significance of
asexualité contagieuse prenant en compte l’évolution de la
Sci. U. S. A. 110, 15740–5
http://www.cefe.cnrs.fr/index.php/fr/recherche/accueil-dpt-ecologie-evolutive/genetique-et-ecologie-evolutive/800-gge/gge-chercheurs/193-thomas-lenormand
rare males.
recombinaison seront réalisés par simulations.
Ce sujet de stage propose d’explorer cette piste en s’inspirant des
modèles d’informatique théorique tels que les réseaux de pétri
Bennett, E. M., W. Cramer, A. Begossi, G. Cundill, S. Díaz, B. N. Egoh, I. R. Geijzendorffer, C. B.
(Giavitto et al. 2012). Une telle approche suppose de représenter les Krug, S. Lavorel, E. Lazos, L. Lebel, B. Martín-Lopez, P. Meyfroidt, H. A. Mooney, J. L. Nel, U.
réseaux d’interactions de l’écosystème et ses services à l’aide d’un Pascual, K. Payet, N. Pérez Harguindeguy, G. D. Peterson, A.-H. Prieur-Richard, B. Reyers, P.
graphe, puis de manipuler le graphe de façon rigoureuse. Dans un Roebeling, R. Seppelt, M. Solan, P. Tschakert, T. Tscharntke, B. L. Turner II, P. H. Verburg, E. F.
Lors de ce stage, nous souhaitons appliquer les modèles intégrés et leur optimisation (déjà développés second temps, l’analyse rigoureuse des états du système et de ses Viglizzo, P. C. L. White, and G. Woodward. 2015. Linking biodiversity, ecosystem services and
par les encadrants) à un écosystème de taille humaine, tel un parc national ou un site instrumenté.
nombreuses trajectoires donnera lieu à une sélection des situations human well-being: Three challenges for designing research for sustainability. Current Opinion in
Plusieurs collaborations ont été entreprises dans ce sens, et nous disposons aujourd’hui de plusieurs (durables) favorisant les services écosystémiques souhaités. On
Environmental Sustainability 14:76-85.
sites pertinents : Forêts de montagne de Chamrousse, sites chinois de XX, sites semi-arides du
pourra s’appuyer sur des méthodes d’optimisation ou de front de
Une façon de s’attaquer au problème consiste à développer des modèles « intégrés » capables d’articuler entre
Lesotho ou d’Ouganda). Il s'agira dans un premier temps de construire la représentation de
Pareto, pour déduire les trajectoires d’écosystème pertinentes des Giavitto, J.-L., H. Klaudel, and F. Pommereau. 2012. Integrated regulatory networks (IRNs):
elles les composantes physicochimiques et biologiques de l’écosystème d’une part, ainsi que leurs nombreux l'écosystème et ses processus. Dans un second temps, le modèle et ses comportements seront
modèles intégrés, pour ensuite s’en servir comme recommandations Spatially organized biochemical modules. Theoretical Computer Science 431 219-234.
Indemnité de stage prévues et forte probabilité de financement de
http://amap.cirad.fr/fr/equipe3.php
services d’autre part.
étudiés en détail.
auprès des acteurs et décideurs.
thèse l'an prochain.
Afin de combler ces lacunes et dans le cadre de l’observatoire mis en place par l’ANDRA sur le site de l’
observatoire Pérenne de l’Environnement (OPE) de Bure (Meuse-Haute Marne), des échantillons ont été
collectés systématiquement de 2009 à 2013 sur une maille de 1,5 km par 1,5 km. Ces échantillons ont permis
d’extraire les microarthropodes du sol, et plus particulièrement les collemboles. Ces organismes sont en effet
présents dans tous les types de sols, et aujourd’hui considérés comme de très bons indicateurs de la qualité
des sols.
3 étapes sont identifiées sur 5-6 mois:
Les objectifs du stage sont donc les suivants :
1. comptages et identification des espèces sous loupe binoculaire et microscope (2 à 3 mois)
- outils classiques d'identification des espèces (clés, loupes
- analyser la biodiversité taxonomique présente : abondance, richesse, diversité, fréquences…
2. Analyses statistiques sous 2 angles: étude de certains traits d’intérêt liés à la dispersion des
binoculaires, microscopie à contraste de phase)
- analyser la biodiversité fonctionnelle présente : communautés de traits (méthode BETSI)
animaux, comme réponse à la dynamique paysagère et aux contraintes agricoles. Ce travail se fera en - bases de données BETSI pour avoir aux données trait
- interpréter les résultats au regard des données physico-chimiques des sols, des pratiques agricoles (types liaison avec Florence Dubs, spécialiste en écologie du paysage et l'ANDRA, qui a répertorié toutes les - logiciel R pour travailler notamment sur les packages concernant
de cultures, systèmes agricoles en place, intrants), et de la structuration paysagère relative à l’occupation des informations environnementales au niveau des points échantillonnés.
les traits
http://www.cefe.cnrs.fr/fr/recherche/bc/eaaa sols (influence des patchs et de la structure du paysage).
3.
Le site d’é tude est le domaine expé rimental de Restincliè res, situé au Nord de Montpellier. Sur la
parcelle agroforestiè re sont associé s des noyers (âgé s de 20 ans) et une culture annuelle (rotation blé /
pois / orge). Un té moin agricole, avec la même rotation de culture se trouve à proximité de la parcelle.
Une expé rience de dé composition sera ré alisé e in situ. Les litiè res sous formes de sacs (« litter-bags »)
d’une part, et en mé lange avec du sol sous forme de « bacs à litiè re » d’autre part, seront installé s le
long du gradient spatial ligne – interligne (à 0-1m, 1-2m, 2-4 m et 4- 6,5m de la ligne d’arbre) ainsi que
dans le té moin agricole. A plusieurs dates d’é chantillonnage les variables suivantes seront mesuré es :
- sur les litiè res : -pertes de masse ; é volution chimique au cours de la dé gradation ( analyses Van
Soest, C soluble, etc..),
- sur le mé lange sol-litiè res :
- Analyses Van Soest
Teneur en CNP de la biomasse microbienne, activité s de enzymatiques relatives aux cycles de C, N et - Détermination C,N et P de la biomasse microbienne
P , disponibilité en nutriments du sol (N miné ral, P disponible).
- Dosage P Olsen
Identifier les straté gies d’acquisition d’é nergie et de nutriments des microorganismes des sols, dans un milieu L’é tudiant ne sera pas en charge de ré aliser toutes les analyses, le dé tail sera à discuter avec l’
- Dosage N minéral au flux continu
http://www.umr-ecosols.fr/index.php/fr/
agroforestier hé té rogè ne et en mesurer l’impact sur les flux de carbone, azote et phosphore.
encadrante.
- Mesure activité enzymatique C,N et P
Le modèle ne permet pour l’instant que l’évolution de germination précoce chez les graines nondispersives. Faute de temps, nous n’avions pas résolu le problème inverse : autoriser les graines
dispersives à germer plus tôt (où l’écriture de la fonction d’invasion n’est pas triviale). L’objectif du stage
sera:
L’objectif du modèle développé initialement lors de la thèse de Jonathan Dubois était de savoir si une telle
association entre germination précoce (resp. tardive) et non-dispersion (resp. dispersion) peut évoluer par
sélection naturelle, en l’absence de toute contrainte sur les ressources, chez des annuelles. Si c’est le cas, il
s’agirait bien de l’évolution d’un compromis compétition/colonisation mais médié par la phénologie de
germination. Il s’agit d’un modèle analytique d’évolution de deux traits (dispersion, date de germination)
développés dans le cadre de la théorie des jeux. Les ingrédients du modèle sont : (1) la germination précoce
entraine un risque additionnelle de mortalité des plantules (ex : gelée printanière pour les annuelles de
printemps, sécheresse de fin d’été pour les annuelles d’automne) (2) si la plantule survie, la germination
précoce fournit un avantage compétitif. Précisons que ces deux hypothèses sont soutenues par des travaux
empiriques.
Roger Pradel
http://www.cefe.cnrs.fr/fr/recherche/bc/bbp
1-de généraliser le modèle en autorisant aux graines non-dispersives de germer plus tard. Nous pensons
intuitivement que la sélection naturelle ne mènera pas vers une telle association mais il est nécessaire
de le vérifier.
2-Etudier la robustesse du modèle aux fonctions introduites dans le modèle : relation date de
germination/compétition et relation date de germination probabilités d’extinctions introduites dans le
modèle.
Appplication des méthodes de théories de jeux en ecologie evolutive
(Dynamique adaptative). Calcule formel, simulation.
3-Vérifier les résultats analytiques par un modèle de simulation. Les simulations pourront être faites
sous R ou sous Mathématica suivant le souhait de l’étudiant.
Les points 1 et 2 seront traités analytiquement en s’aidant du logiciel
Mathematica. Les simulations (point 3) pourront être faites sous R
ou sous Mathématica suivant le souhait de l’étudiant.
Martins da Silva et al (2012). Environmental factors at different spatial scales governing soil fauna
community patterns in fragmented forests. Landscape Ecology 27:1337–1349.
Heiniger et al (2015) Collembolan preferences for soil and microclimate in forest and pasture
communities. Soil Biology and Biochemistry 86:181-192
Heininger et al (2014) Effect of habitat spatiotemporal structure on collembolan diversity.
Pedobiologia 57(2):103-117
Une partie du travail se fera en liaison avec Florence Dubs (IRD
Bondy). Des déplacements (pris en charge par le CEFE) seront à
prévoir.
Le projet est financé par l'ANDRA
Bertrand et al 2006, Can the biochemical features and histology of wheat residues explain their
decomposition in soil?
Un interêt pour l’é tude et la compré hension des cycles
biogé ochimiques du C, N et P à l’interface sol-plante et des
processus microbiens dans les sols.
Une bonne aptitude au travail en é quipe allié e à de l’autonomie et
du dynamisme et une premiè re expé rience en laboratoire sont
souhaité es.
Une maı̂ trise des statistiques de base sous le logiciel R est
souhaité e.
Fierer et al 2007, TOWARD AN ECOLOGICAL CLASSIFICATION OF SOIL BACTERIA
Gratification : 554,5 €
Comins HN, Hamilton WD, May RM. 1980. Evolutionarily stable dispersal strategies. Journal of
Theoretical Bi
Horodateur
Titre de stage :
Réponse fonctionnelle des systèmes racinaires d’une céréale en fonction de la
disponibilité en azote et en lien avec la diversité du précédent cultural.
Comparaison d’agrosystèmes conduits en agriculture biologique et en
Isabelle Bertrand, Philippe Hinsinger,
17/10/2016 13:13:00
agriculture conventionnelle sous climat méditerranéen.
Christophe Jourdan
Phylogénomique des Rongeurs Échimyidés : acquisition, contribution et pouvoirEmmanuel Douzery & Pierre-Henri
19/10/2016 10:28:36
résolutif des exons nucléaires
Fabre
Cyrille Violle (CR1, UMR CEFE,
Interactions compétitives chez les plantes : évaluation expérimentale du rôle deCNRS), François Vasseur (Postl’apparentement génétique et de la similarité phénotypique chez l’espèce
doctorant, UMR CEFE, CNRS), Denis
26/10/2016 22:16:28
modèle Arabidopsis thaliana
Vile (CR1, UMR LEPSE, INRA)
Téléphone :
Courriel :
+33 04 67 14 48 63
Laboratoire /
Unité d'accueil :
INRA
UMREco&Sols
Institut des
Sciences de
l'Evolution de
Montpellier (ISEM [email protected], UMR 5554 [email protected]
CNRS-IRD)
CEFE UMR 5175
Mots-clés (5 max)
Equipe d'accueil :
Jean Luc Chotte
Contexte :
Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet Flexstœchio « Flexibilité stœchiométrie dans les agroécosystèmes. Evaluation et conséquences pour le fonctionnement des
écosystèmes cultivés bas intrants ». L’azote (N) et le phosphore (P) sont les macronutriments les plus souvent limitants pour la production végétale et leur dynamique
est fortement couplée à celle du Carbone (C) via la photosynthèse. Les pratiques de fertilisation menées depuis plusieurs décennies ont levé les limitations en
nutriments (en ajustant la stœchiométrie des plantes) et ainsi conduit à découpler les cycles du C et des nutriments dans les agrosystèmes. Les approches agroécologiques en cours de développement tendent à ré-introduire de la diversité végétale dans les parcelles cultivées et à diminuer les intrants (Duru et al., 2015) et ainsi à
re-coupler les cycles biogéochimiques. Les plantes sont susceptibles de modifier leurs allocations de nutriments en fonction de la stœchiométrie environnementale, et
donc certains traits fonctionnels y compris racinaires (Fort et al., 2015). Elles peuvent aussi impacter les caractéristiques chimiques et microbiologiques des sols (Tang
et al., 2014).
Dans ce contexte de production « agro-écologique » il est important de connaître d’une part la flexibilité des plantes, c’est-à-dire leur capacité à modifier leur allocation
en C en réponse à des changements de la stœchiométrie CNP dans les sols et d’autre part l’impact de la teneur en CNP des sols sur la croissance des plantes et plus
spécifiquement leur développement racinaire.
Sol; Racines; Stoechiometrie;
culture associées; agro-écologie
Penuelas J, Poulter B, Sardans J, Ciais P, van der Velde M, Bopp L, Boucher O, Godderis Y, Hinsinger P, Llusia J, Nardin E, Vicca S, Obersteiner M,
Janssens IA (2013) Human-induced nitrogen-phosphorus imbalances alter natural and managed ecosystems across the globe. Nature
Communications 4:
Tang XY, Bernard L, Brauman A, Daufresne T, Deleporte P, Desclaux D, Souche G, Placella SA, Hinsinger P (2014) Increase in microbial biomass
and phosphorus availability in the rhizosphere of intercropped cereal and legumes under field conditions. Soil Biology & Biochemistry 75: 86-93
Betencourt E, Duputel M, Colomb B, Desclaux D, Hinsinger P (2012) Intercropping promotes the ability of durum wheat and chickpea to increase
rhizosphere phosphorus availability in a low P soil. Soil Biology & Biochemistry 46: 181-190
Cardinael R, Mao Z, Prieto I, Stokes A, Dupraz C, Kim JH, Jourdan C (2015) Competition with winter crops induces deeper rooting of walnut trees in a
Mediterranean alley cropping agroforestry system. Plant and Soil 391(1-2): 219-235
Germon A, Cardinael R, Prieto I, Mao Z, Kim J, Stokes A, Dupraz C, Laclau JP, Jourdan C (2016) Unexpected phenology and lifespan of shallow and
deep fine roots of walnut trees grown in a silvoarable Mediterranean agroforestry system. Plant and Soil 401(1-2): 409-426
Fanin N, Moorhead D, Bertrand I (2016) Eco-enzymatic stoichiometry and enzymatic vectors reveal differential C, N, P dynamics in decaying litter
along a land-use gradient. Biogeochemistry 129(1-2): 21-36
Amougou N, Bertrand I, Cadoux S, Recous S (2012) Miscanthus x giganteus leaf senescence, decomposition and C and N inputs to soil. Global
Change Biology Bioenergy 4(6): 698-707
Sauvadet M, Chauvat M, Cluzeau D, Maron PA, Villenave C, Bertrand I (2016) The dynamics of soil micro-food web structure and functions vary
according to litter quality. Soil Biology & Biochemistry 95: 262-274
Thème 2: Nutriments et Intensification
Ecologique
Agnès Mignot
La reconstruction de l'histoire évolutive des êtres vivants bénéficie actuellement des apports massifs de caractères moléculaires, grâce à l'acquisition à haut-débit de
données génomiques, transcriptomiques et protéomiques. La phylogénomique combine ainsi des centaines d'alignements de séquences orthologues, empruntées à
l'ADN nucléaire et à l'ADN des organites, et s'appuie sur des modèles performants d'évolution des séquences afin de bénéficier d'un maximum de signal pour inférer
l'arbre des espèces. Une approche complémentaire consiste à inférer l'arbre de chacun des gènes, puis à combiner ces arbres de gènes grâce à des approches de type
superarbre et/ou coalescence (Gatesy et al. 2016). Dans tous les cas, la fidélité de l'inférence phylogénétique repose sur la reconstruction de l'histoire des séquences
qui, d'un locus à l'autre, peuvent avoir des caractéristiques évolutives très contrastées.
Il se pose ainsi depuis longtemps la question de savoir quel type de marqueur moléculaire est le plus approprié pour retracer l'histoire évolutive des arbres de gènes et
d'espèces. Parmi les descripteurs évolutifs les plus susceptibles d'avoir un impact sur l'efficacité de la reconstruction phylogénétique, nous pouvons citer la vitesse
d'évolution de la séquence — les séquences à évolution lente sont généralement considérées comme plus aptes à reconstruire les relations de parenté les plus
profondes, et réciproquement, les séquences les plus rapides sont utilisées pour les divergences plus récentes —, l'hétérogénéité du taux de substitutions entre sites,
et de manière plus surprenante la composition en nucléotides. Il a ainsi été montré que les marqueurs plutôt plus riches en A + T sont en moyenne plus appropriés que
ceux plutôt plus riches en G + C pour retrouver les nœuds les plus consensuels de l'arbre des Mammifères (Romiguier et al. 2013).
Dans ce stage de M2, nous nous proposons d'évaluer la possibilité de collecter des séquences codantes nucléaires pour plusieurs centaines de loci afin d'analyser leur
Génomique, bioinformatique,
pouvoir résolutif phylogénétique en relation avec leurs différentes propriétés d'évolution moléculaire. Pour cela, il faut se pencher sur l'étude d'un groupe riche en taxons,
marqueurs phylogénétiques,
pour lesquels des données phylogénétiques préliminaires sont disponibles afin de fournir un cadre systématique de référence auquel se comparer.
exons nucléaires, Rongeurs,
évolution moléculaire
Douzery EJP, Scornavacca C, Romiguier J, Belkhir K, Galtier N, Delsuc F, Ranwez V. 2014. OrthoMaM v8: a database of orthologous exons and
coding sequences for comparative genomics in mammals. Mol. Biol. Evol. 31:1923-1928.
Fabre P-H, Galewski T, Tilak M, Douzery EJP. 2013. Diversification of South American spiny rats (Echimyidae): a multigene phylogenetic approach.
Zool. Scr. 42:117-134.
Fabre P-H, Hautier L, Dimitrov D, Douzery EJP. 2012. A glimpse on the pattern of rodent diversification: a phylogenetic approach. BMC Evol. Biol. 12:
88.
Fabre P-H, Upham NS, Emmons LH, Justy F, Leite YLR, Loss AC, Orlando L, Tilak M, Patterson BD, Douzery EJP. Revised. Mitogenomic
phylogeny, diversification, and biogeography of South American spiny rats. Mol. Biol. Evol.
Fabre P-H, Vilstrup JT, Raghavan M, C. DS, Willerslev E, Douzery EJP, Orlando L. 2014. Rodents of the Caribbean: origin and diversification of hutias
unravelled by next-generation museomics. Biol. Lett. 10:20140266.
Galewski T, Mauffrey J-F, Leite YLR, Patton JL, Douzery EJP. 2005. Ecomorphological diversification among south american spiny rats (Rodentia;
Echimyidae): a phylogenetic and chronological approach. Mol. Phylogenet. Evol. 34:601-615.
Ranwez V, Delsuc F, Ranwez S, Belkhir K, Tilak M, Douzery EJP. 2007. OrthoMaM: A database of orthologous genomic markers for placental
mammal phylogenetics. BMC Evol. Biol. 7:241.
Romiguier J, Ranwez V, Delsuc F, Galtier N, Douzery EJP. 2013. Less is more in mammalian phylogenomics: AT-rich genes minimize tree conflicts
and unravel the root of placental mammals. Mol. Biol. Evol. 30:2134-2144.
Equipe Phylogénie & Evolution
Moléculaires (CC064 - RDC bat. 22)
Richard Joffre
La structure et la dynamique des communautés végétales dépendent pour une large part des interactions, les interactions compétitives en particulier, entre les plantes
qui les composent (Cavender-Bares et al., 2009). Deux hypothèses contradictoires ont été formulées par la biologie évolutive et l’écologie pour prédire ces interactions :
la sélection de parentèle et la limite à la similarité (ou complémentarité de niches). Sous l’action de la sélection de parentèle, des individus apparentés (i.e. proches
génétiquement) devraient coopérer plutôt qu’être en compétition dans la mesure où les gènes qu’ils partagent seront transmis à la génération suivante (Griffin et West,
2002). A l’inverse, la compétition est attendue plus intense entre plantes proches phénotypiquement car elles se disputeraient les ressources au sein d’une même
niche (hypothèse de la « limite à la similarité ») (McArthur and Levin, 1967). L’importance relative de ces deux mécanismes reste méconnue, en particulier chez les
plantes. L’utilisation d’une plante modèle pour laquelle de nombreux écotypes séquencés et phénotypés sont disponibles, est une opportunité unique de quantifier le
rôle de ces deux mécanismes dans la régulation des interactions biotiques intraspécifiques (Jung et al., 2010).
La compétition est généralement décrite au niveau interspécifique comme asymétrique, i.e. que le plus grand compétiteur exclut le plus petit (Freckleton and
Watkinson, 2001). En parallèle, une action de la sélection de parentèle est possible si le degré d’apparentement est suffisamment variable pour une même similarité
phénotypique entre individus. Ainsi, chez A. thaliana, une réduction de l’intensité de la compétition a été observée entre individus apparentés possédant une
morphologie foliaire similaire (Crepy and Casal, 2015). Il reste cependant à déterminer dans quelles mesures la reconnaissance des apparentés chez A. thaliana est
conditionnée par la similarité phénotypique (Mayfield et al., 2012 ; Till-Bottraud and de Villemereuil, 2016), et quels sont les traits impliqués (Jung et al., 2010). Par
exemple, la reconnaissance des apparentés s’opère-t-elle indépendamment de la morphologie foliaire, ou à l’inverse, la reconnaissance phénotypique s’exerce-t-elle
quel que soit le degré d’apparentement entre individus ? De plus, le rôle de la plasticité des traits phénotypiques dans la régulation des interactions biotiques reste mal
compris et globalement peu étudié.
Mesurer avec précision le degré d’apparentement entre individus d’une même espèce est récemment devenu possible avec le développement des techniques de
séquençage de nouvelle génération et des outils de génomique et de bioinformatique. Ces nouvelles techniques ont notamment permis le séquençage complet de plus
de 1100 écotypes de l’espèce modèle A. thaliana. Cette espèce représente un modèle d’étude idéal pour tester les hypothèses de sélection de parentèle et de limite à
la similarité car (i) les populations naturelles sont très polymorphes génétiquement et phénotypiquement (Weigel 2012), (ii) elle constitue un modèle génomique de
choix pour la génétique d’association (cf. par ex. Horton et al., 2012, The 1001 Genomes Consortium, 2016), et (iii) de nombreux mécanismes moléculaires,
physiologiques et/ou cellulaires sont déjà identifiés chez cette espèce, notamment en réponse à la compétition (e.g. de Wit et al., 2012). En outre les encadrants de ceArabidopsis thaliana, compétition,
stage ont déjà montré la pertinence de ce modèle d’étude pour analyser les variations phénotypiques intraspécifiques et ses bases génétiques (Vasseur et al., 2012; sélection de parentèle,
Blonder et al., 2015).
complémentarité de niches,
apparentement génétique
Isabelle Bertrand et Christophe
Jourdan
Emmanuel Douzery
Prieto I., Violle C., Barre P., Durand J-L., Ghesquière M., Litrico I. (2015) Complementary effects of species and genetic diversity on productivity and
stability of sown grasslands. Nature Plants, 1,15033.
Siefert A., Violle C., Chalmandrier L., Albert C., Taudiere A., Fajardo A., Aarssen L., Baraloto C., Carlucci M., Cianciaruso M., Dantas V., de Bello F.,
Duarte L., Fonseca C.R., Freschet G., Gaucherand S., Gross N., Hikosaka K., Jackson B., Jung V., Kamiyama C., Katabuchi M., Kembel S.,
Kichenin E., Kraft N., Lagerstrom A., Le Bagousse-Pinguet Y., Li Y., Mason N., Messier J., Nakashizuka T., Overton J., Peltzer D., Perez-Ramos I.,
Pillar V., Prentice H., Richardson S., Sasaki T., Schamp B., Schöb C., Shipley B., Sundqvist M., Sykes M., Vandewalle M., Wardle D. (2015) A
global meta-analysis of the relative extent of intraspecific trait variation in plant communities. Ecology Letters, 18: 1406-1419.
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Academy of Sciences USA, 29: 12925-12929.
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Trends in Ecology and Evolution, sous presse.
Yguel B., Jactel H., Pearse I.S.., Moen D., Winter M., Hortal J., Helmus M.R., Kühn I., Pavoine S., Purschke O., Weiher E., Violle C., Ozinga W.,
Brändle M., Bartish I., Prinzing A. (2016) The evolutionary legacy of diversification predicts ecosystem function. The American Naturalist, sous presse.
doi: 10.1086/687964
Ecologie Comparative (ECOPAR)
Guinard, J., Latreille, A., Guérin, F. Poussier, S. & Wicker E. (2016). A new MLVA scheme for fine-tune monitoring and microevolution study of
Ralstonia solanacearum phylotype I populations. Applied and Environmental microbiology. Soumis.
Catherine Roumet
Problématique :
Les systèmes racinaires seront extraits par des carottes de sol
Objectif :
L’étude s’appuie sur le dispositif expérimental géré par l’UE Diascope (Mauguio, 34) dont une partie estprélevées au printemps 2017, sur lesquelles des mesures de traits
L’objectif de ce stage est de mesurer la réponse fonctionnelle de systèmes racinaires d’une céréale (le blé dur)conduit en agriculture biologique sans aucun apport d’intrants depuis 2009 alors qu’une autre partie suitmorphologiques (longueur racinaire spécifique, densité, diamètre,
en fonctions des pratiques culturales (sans intrants en agriculture biologique versus bas intrants en agricultureun itinéraire technique conventionnel bas intrants. Des cultures associées (céréales-légumineuses) sontbiomasse) et physiologiques (teneurs en N et P) seront réalisées.
conventionnelle) et de précédents culturaux contrastés jouant sur la disponibilité de l’azote (blé dur et
régulièrement conduites sur ce dispositif.
Les échantillons de sols et de plantes seront analysés pour leur
légumineuses seules ou en association). Il s’agit d’évaluer en quoi la disponibilité en N des sols impacte la
Les parcelles à analyser seront choisies en fonction des précédents culturaux (céréale, cultures
teneur en CNP. L’étudiant aura en charge la mise en forme et l’
stœchiométrie et le développement des systèmes racinaires.
associées céréale-légumineuse, légumineuses).
analyse statistique des données recueillies sur l’ensemble de l’
http://www.umr-ecosols.fr/index.php/fr/
expérimentation.
Les Echimyidés (rats-épineux sud-américains et ragondins) et les Capromyidés (hutias antillais) sont
des Rongeurs Caviomorphes Octodontoïdes appartenant à deux familles phylogénétiquement très
apparentées. Leur répartition comprend l’ensemble des biomes tropicaux d’Amérique du Sud, d’
Amérique centrale, et des Antilles. Ces Rongeurs présentent une étonnante diversité éco-morphologique
avec notamment des taxons terrestres, grimpeurs, arboricoles, fouisseurs et semi-aquatiques. Par
conséquent, les Echimyidés + Capromyidés représentent un excellent modèle biologique pour
comprendre, en s'appuyant sur l’étude des relations phylogénétiques inférées par les données
moléculaires, les modalités évolutives des caractères — par exemple crânio-dentaires — liés à ces
adaptations éco-morphologiques (innovations uniques, convergences, réversions).
La phylogénie des Echimyidés + Capromyidés a été jusqu'à présent explorée à l'aide de comparaisons
de marqueurs mitochondriaux, de quelques exons nucléaires, et plus récemment de génomes
mitochondriaux complets (Leite & Patton 2002, Galewski et al. 2005, Fabre et al. 2013, 2014, et en
révision). Une phylogénie robuste de tous les genres reconnus est ainsi disponible, basée
essentiellement sur l'ADN mitochondrial, bien que subsistent encore quelques incertitudes comme par
exemple la position relative des Capromyidés (sont-ils groupe-frère de tous les Echimyidés, ou bien en
représentent-ils seulement un sous-clade) ou encore la position du genre fouisseur Carterodon, dont la
longue branche déstabilise les relations phylogénétique profondes des deux familles (Fabre et al., en
révision).
Ces deux familles de Rongeurs seront donc utilisées comme modèle d'étude pour :
(i) identifier des exons nucléaires d'une taille minimale de 400 nt et de caractéristiques d'évolution
moléculaire contrastées, combinant une large gamme de fréquences nucléotidiques (de 30 à 90% de
G+C en troisième position des codons), de taux relatif de substitution et de distribution de la variabilité
sur les trois positions du codon (Ranwez et al. 2007, Douzery et al. 2014) ;
(ii) séquencer de 100 à 500 exons nucléaires par technique de capture à l'aide d'appâts nucléotidiques
synthétiques définis sur le transcriptome d'un groupe externe proche de la famille des Octodontidés
(Octodon degu) ;
(iii) assembler les lectures à haut-débit correspondantes pour accéder aux séquences orthologues des
exons chez une vingtaine d'espèces représentatives ;
(iv) valider les analyses sur les 20 marqueurs désormais classiques de la phylogénie des familles de
Mammifères, développés par Meredith et al. (2011) ;
(v) inférer par approches probabilistes les arbres de gènes pour tous les exons pour mesurer leur
congruence avec l'arbre des espèces afin de la corréler aux différents descripteurs évolutifs ;
(vi) proposer une résolution phylogénomique de l'arbre des Echimyidés + Capromyidés, en se focalisant
sur les nœuds les plus épineux, c'est-à-dire ceux impliquant des cladogenèses très resserrées dans le Biologie moléculaire : Capture de séquences, séquençage Illumina ;
temps.
Bio-informatique : Assemblage, annotation et alignement d'exons
orthologues ;
Le calendrier prévisionnel sera le suivant :
Inférences phylogénétiques probabilistes et analyses statistiques
La problématique centrale du stage est l'identification des caractéristiques d'évolution moléculaire (composition1)Acquisition des données (fin de la capture et séquençage) : 1 mois ;
des paramètres des modèles d'évolution des marqueurs ;
nucléotidique, vitesse d'évolution des séquences, ou encore distribution de la variabilité entre positions des 2)Assemblage, annotation, alignement : 1 mois ;
Comparaison des arbres de gènes avec l'arbre des espèces
codons) qui conduisent au plus fort signal phylogénétique pour reconstruire des arbres de gènes chez les
3)Inférences phylogénétiques des arbres de gènes / espèces et analyses comparatives : 1,5 mois ;
(concaténation et coalescence).
http://www.isem.univ-montp2.fr/recherche/teams/phylogeny-and-molecular-evolutions/presentation/?lang=en
Mammifères Rongeurs à partir de séquences orthologues d'exons de l'ADN nucléaire.
4)Synthèse et rédaction du mémoire : 1 mois.
Trois objectifs:
1) Analyse statistique du degré d’apparentement génétique et de similarité phénotypique entre 320
accessions mondiales d’Arabette des dames (Arabidopsis thaliana), échantillonnées à l’échelle
mondiale et complètement séquencés, et récemment phénotypées par F. Vasseur pour différents traits
physiologiques et morphologiques (voir ci-dessous).
2) Evaluation expérimentale de la performance de micro-communautés composées de paires d’écotypes
avec des degrés contrastés d’apparentement génétique et de similarité phénotypique.
3) Exploration des traits phénotypiques impliqués dans les interactions compétitives et de leurs bases
génétiques par ‘genome-wide association mapping’ (suivant l’avancée des 2 premières étapes et les
souhaits du stagiaire).
Pré-requis :
Un intérêt pour l’étude et la compréhension des cycles
biogéochimiques du C, N et P à l’interface sol-plante.
Une bonne aptitude au travail en équipe alliée à de l’autonomie et
du dynamisme et une première expérience en laboratoire sont
souhaitées.
Une maîtrise des statistiques sous le logiciel R est souhaitée.
Envoyer vos candidatures à [email protected] et
[email protected] et Philippe.hinsinger@supagro.
inra.fr
Gatesy J, Meredith RW, Janecka JE, Simmons MP, Murphy WJ, Springer MS. 2016. Resolution of
a concatenation/coalescence kerfuffle: partitioned coalescence support and a robust family-level
tree for Mammalia. Cladistics:1-38.
Leite YLR, Patton JL. 2002. Evolution of South American spiny rats (Rodentia, Echimyidae): the
star-phylogeny hypothesis revisited. Mol. Phylogenet. Evol. 25:455-464.
Meredith RW, Janecka JE, Gatesy J et al. 2011. Impacts of the Cretaceous terrestrial revolution
and KPg extinction on mammal diversification. Science 334:521-524.
Upham NS, Patterson BD. 2012. Diversification and biogeography of the Neotropical caviomorph
lineage Octodontoidea (Rodentia: Hystricognathi). Mol. Phylogenet. Evol 63:417–429.
—
1001 Genomes Consortium. "1,135 Genomes Reveal the Global Pattern of Polymorphism in
Arabidopsis thaliana." Cell (2016).
Blonder et al. "Testing models for the leaf economics spectrum with leaf and whole-plant traits in
Arabidopsis thaliana." AoB Plants 7 (2015): plv049.Brachi et al. 2013
Cavender‐Bares et al. "The merging of community ecology and phylogenetic biology." Ecology
Données disponibles :
Letters 12.7 (2009): 693-715.Crepy and Casal, 2015
En 2014, les dynamiques de croissance ainsi que 15 traits morpho-physiologiques (e.g. taille de
de Wit et al. "Plant neighbor detection through touching leaf tips precedes phytochrome signals."
plantes, forme des feuilles, fluorescence de la chlorophylle, allocation racinaire de la biomasse et
Proceedings of the National Academy of Sciences 109.36 (2012): 14705-14710.
production de graines) ont été mesurés en conditions contrôlées sur 320 accessions (Vasseur et al.,
Freckleton and Watkinson. "Asymmetric competition between plant species." Functional Ecology
submitted).
15.5 (2001): 615-623.
Ces données phénotypiques, ainsi que les séquences génomiques, sont en cours d’analyse dans le
Griffin and West. "Kin selection: fact and fiction." Trends in Ecology & Evolution 17.1 (2002): 15-21.
laboratoire d’accueil pour identifier 100 paires d’écotypes qui vont être utilisées pour l’expérience de
Horton et al. "Genome-wide patterns of genetic variation in worldwide Arabidopsis thaliana
compétition (« Plan A » du stage). L’étudiant(e) mesurera l’intensité de compétition par ses effets sur la
accessions from the RegMap panel." Nature Genetics 44.2 (2012): 212-216.
production de biomasse et la production de graines des associations de deux plantes (en relatif par
Jung et al. "Intraspecific variability and trait‐based community assembly." Journal of Ecology 98.5
rapport à la performance des plantes isolées). Il/elle analysera ensuite les déterminants de la
(2010): 1134-1140.
compétition et leurs effets relatifs par régressions et analyses multivariées.
Méthodes statistiques :
Litrico and Violle. "Diversity in plant breeding: a new conceptual framework." Trends in Plant
Les données déjà disponibles sur des plantes isolées pourront être ré-analysées dans le cas où l’
Modèles linéaires et non-linéaires (e.g. glm, nls sous R), modèles
Science 20.10 (2015): 604-613.
expérience prévue n’aboutirait pas à des résultats concluants ou serait retardée (« Plan B »). Ce plan Bmixtes, régressions et analyse des corrélations, analyses
Mayfield and Levine. "Opposing effects of competitive exclusion on the phylogenetic structure of
repose sur l’étude de la variabilité intra-spécifique des stratégies foliaires, l’analyse de leur déterminisme
multivariées (e.g. ACP, clustering), analyse de l’apparentement
communities." Ecology Letters 13.9 (2010): 1085-1093.
Les objectifs du stage sont (i) de déterminer si la similarité phénotypique co-varie positivement avec l’
génétique et de leur apparentement, ainsi que l’évaluation d’hypothèses évolutives en se basant sur lesgénétique basée sur la similarité des séquences (e.g. distance
MacArthur and Levins. "The limiting similarity, convergence, and divergence of coexisting species."
apparentement génétique entre individus issus d’une gamme mondiale de 320 écotypes séquencés d’A.
outils récents développés en génétique quantitative et en génomique des populations, en particulier chez
génétique de Nei), validation croisée, génétique d’association et
American Naturalist (1967): 377-385.
thaliana (« projet 1001 génomes »), (ii) d’évaluer expérimentalement l’intensité de la compétition entre deux les espèces modèles. D’autres plans B sont également possibles selon le souhait du stagiaire. L’équipegénomique.
Prieto et al. "Complementary effects of species and genetic diversity on productivity and stability ofLe/la stagiaire bénéficiera également de l’aide de Caroline Tucker
génotypes plus ou moins proches génétiquement et/ou phénotypiquement, (iii) d’évaluer le rôle de plasticité d’accueil possède en effet de nombreuses données prêtes à être analysées.
sown grasslands." Nature Plants 1.4 (2015).
(postdoctorante) pour l’analyse du conservatisme phylogénétique
phénotypique dans la réponse des plantes à la compétition.
Planning prévisionnel :
Till‐Bottraud and de Villemereuil. "Kin recognition or phenotype matching?." New Phytologist 209.1de la niche chez A. thaliana. Cette analyse est considérée
Il est à noter que cette étude s’inscrit également plus largement dans une problématique d’agroécologie via l’ Données à acquérir pendant le stage :
Janvier – Février 2017 : Culture des plantes, mesure de la réponse à(2016): 13-14.
comme une étape préliminaire au stage, ou dans le cas d’un plan
exploration des mécanismes sous-jacents aux mélanges variétaux d’intérêt agronomique. Cette problématiqueTraits morpho-physiologiques foliaires mesurés par spectrométrie en proche infra-rouge (NIRS). Mesures
la compétition + bibliographie
Vasseur et al. "A common genetic basis to the origin of the leaf economics spectrum and
B, d’une analyse plus approfondie. Dans le second cas, C.
est au cœur des recherches de l’équipe d’accueil (Prieto et al., 2015; Litrico & Violle 2015). Avancer
de la croissance des plantes par imagerie et analyse sous ImageJ, de la biomasse par pesée et du
Mars – Avril : Mesures de fitness. Analyses d’images et analyses
metabolic scaling allometry." Ecology Letters 15.10 (2012): 1149-1157.
Tucker sera également co-encadrante de ce stage.
théoriquement, via l’utilisation d’une espèce modèle, notre compréhension des interactions entre génotypes est
succès reproducteur en réponse à la compétition (comptage de fruits par analyse d’images et pesée destatistiques
Weigel. "Natural variation in Arabidopsis: from molecular genetics to ecological genomics." Plant L’expérimentation est financée par le projet ERC CONSTRAINTS
un enjeu essentiel pour l’agroécologie aujourd’hui.
graines).
Mai : Rédaction
Physiology 158.1 (2012): 2-22.
porté par C. Violle (15 000 euros à disposition).
http://www.cefe.cnrs.fr/fr/recherche/ef/ecopar
N. Yahiaoui, N., Chéron, J.-J., Jeetah, R., Benimadhu, S., Félicité, J., Cellier, G., Prior, P., Guérin, F. & Poussier, S. (2016). First report of Ralstonia
pseudosolanacearum phylotype I causing bacterial wilt on Rodrigues Is. (Indian Ocean). Plant Disease Notes.
Ravelomanantsoa, S., Robène, I., Chiroleu, F., Guérin, F., Poussier, S., Pruvost, O., & Prior, P. (2016). A novel multilocus variable number tandem
repeat analysis typing scheme for African phylotype III strains of the Ralstonia solanacearum species complex. PeerJ. 4:e1949.
Diversité et structure génétique des populations de phylotype I du complexe
28/10/2016 09:02:33
d'espèces Ralstonia solanacearum dans le Sud-Ouest Océan Indien
Pr. Stéphane Poussier/ Fabien
Guérin/Philippe Prior
UMR PVBMT
(Université de la
Réunion/CIRAD)
Pr. Bernard Reynaud
N’Guessan, C., Brisse, S., Le Roux-Nio, A.-C., Poussier, S., Koné, D. & Wicker E. (2013). Development of variable number of tandem repeats typing
schemes for Ralstonia solanacearum, the agent of bacterial wilt, banana Moko disease and potato brown rot. Journal of Microbiological Methods, 92,
Le complexe d’espèces Ralstonia solanacearum est responsable de phytobactérioses majeures dans toutes les régions tropicales et subtropicales : flétrissement
366-374
bactérien sur de nombreuses espèces dont les Solanacées maraîchères, maladie de Moko sur bananier, pourriture brune sur pomme de terre. Ce complexe d’espèces
est constitué de 4 phylotypes (I à IV), originaires respectivement d’Asie, Amérique, Afrique et Indonésie-Japon (Fegan et Prior, 2005). Dans les îles du Sud-Ouest de l’Ralstonia solanacearum, diversité Wicker, E., Lefeuvre, P., de Cambiaire, J.C., Lemaire, C., Poussier, S.& Prior, P. (2012). Contrasting recombination patterns and demographic
Océan Indien, bien que ce complexe d’espèces soit régulièrement rapporté, aucune donnée récente sur la distribution de sa diversité génétique n’est disponible et
génétique, structure génétique,
histories of the plant pathogen Ralstonia solanacearum inferred from MLSA. The ISME Journal 6, 961-974
Génomique et épidémiologie des agents
aucune étude de génétique des populations permettant d’estimer le potentiel adaptatif de cette bactérie n’a été entreprise.
îles de l'Océan Indien
pathogènes émergents
O. Pruvost / S. Poussier
Dans le cadre du projet « Ralstotracing » (financé par la fondation Agropolis) et de la thèse de Noura Yahiaoui
(oct 2014 – sept 2017), de nombreux partenariats ont été établis ayant permis jusqu’à présent de constituer
une collection significative de souches (n ~1800) du complexe d’espèces R. solanacearum dans le Sud-OuestAu début du stage, les marqueurs VNTRs auront été développés par la doctorante et seront
Océan Indien. Les premières analyses ont montré que les quatre phylotypes sont présents dans des
immédiatement disponibles pour démarrer le sujet.
proportions très variables - phylotype I (88%), phylotype II (9%), phylotype III (3%) et 2 souches de phylotype Les souches acquises seront génotypées afin d'analyser finement la diversité et la structure génétique Application d'un schéma MultiLocus VNTR Analysis
IV - et des répartitions différentes selon les îles.
des populations à différentes échelles (îles, région, parcelle) dans les îles du Sud-Ouest de l’Océan
Calcul du pouvoir discriminant du schéma MLVA, des indices de
Ce stage aura pour principal objectif d’appliquer sur les collections de souches de phylotype I un schéma
Indien.Cette étude contribuera in fine à renforcer l’épidémiosurveillance et orienter les stratégies de luttediversité génétique et de structure génétique, construction de réseau
http://umr-pvbmt.cirad.fr/equipes-de-recherche/genomique-et-epidemiologie-des-agents-pathogenes-emergents-equipe-1/les-travaux-de-recherche
MLVA (MultiLocus VNTR Analysis) .
vis-à-vis de cet agent phytopathogène d’une importance socio-économique majeure.
d'haplotypes...(utilisation des logiciels Genalex, Arlequin, phyloviz...
Les données biologiques et environnementales sur lesquelles porteront les analyses sont déjà acquises
et disponibles.
Conditions matérielles :
Billet d’avion A/R, Indemnité de stage + tickets restaurant,
participation au logement dans les maisons de stagiaires.
Les données biologiques consistent en une description des assemblages d’espèces des 6 groupes
taxonomiques d’intérêt sur 11 secteurs représentatifs du marais Poitevin (avec plusieurs stations de
suivi tenant lieu de répétitions au sein de chaque secteur) pour les années 2014, 2015 et 2016. Les
groupes taxonomiques concernés sont les poissons, écrevisses, macro-invertébrés aquatiques et
végétation dans les canaux et ‘odonates adultes’ et ‘végétation’ dans les prairies inondables. Les
données sont constituées de la liste des espèces présentes et de leur abondance. Certains groupes
(écrevisses, poissons) ont été caractérisés en outre par des mesures morphométriques.
Les données environnementales disponibles caractérisent chaque station de suivi au sein de chacun
des 11 secteurs et également la structure du paysage environnant chaque station.
Les onze secteurs de suivi présentent des situations de régime hydrique contrastées dont il conviendra
de distinguer l’effet dans la composition et l’abondance relative des espèces constituant les
communautés. L’analyse des données cherchera également à distinguer l’effet des contrastes de
régime hydrique et l’effet des autres variables explicatives telles la structure du paysage et la gestion
agricole. En conséquence, chaque station de suivi (et secteur) a fait l’objet d’une caractérisation sur le
plan paysager, de la gestion agricole et d’un ensemble de paramètres caractérisant le régime hydrique.
Les étapes d’analyses à conduire au cours du stage pour produire les résultats attendus consisteront
donc à
-Analyser les variations des données biologiques intra- et inter-secteurs, à les caractériser et mesurer
leur amplitude,
-Analyser les relations directes ou indirectes qui peuvent être établies entre les variations des données
biologiques aux différentes échelles et les caractéristiques environnementales correspondantes, en
considérant prioritairement l’effet des paramètres du régime hydrique.
-Caractériser l’ampleur des variations des données biologiques et environnementales aux échelles intrasecteur et inter-secteur et préparer ainsi le paramétrage d’une simulation visant à évaluer la pertinence
du protocole pour la détection de changements biologiques significatifs.
Détecter la réponse de communautés animales et végétales au régime d’
inondation dans les habitats de marais par l’analyse de données pluri-sites et
28/10/2016 19:29:32
pluriannuelles
Bonis Anne
UMR 6553
ECOBIO (CNRSUniversité Rennes
I)
Françoise Binet
L’état français se doit d’assurer la protection des habitats naturels d’intérêt et en particulier les habitats situés dans les zones humides qui sont fortement menacés et
en régression. Pour être effectives, les mesures de protection doivent non seulement prévenir la destruction des habitats mais aussi mettre en œuvre (ou conserver) des
modalités de gestion garantissant un bon état écologique. Pour les zones humides, les modalités de régime hydrique (patron d’inondation/exondation des prairies et
canaux) sont décisives pour la conservation des habitats et de leur biodiversité. Pour autant, le régime hydrique qui est favorable aux différents composants de la
biodiversité des zones humides reste mal identifié, essentiellement du fait d’un manque de données qui permettraient de mettre en relation la caractérisation de la faune
et de la flore et les caractéristiques du régime hydrique. Confronté à ce manque d’informations scientifiques, l’établissement public du Marais poitevin (EPMP1) a mis
en place le projet intitulé « Dynamique de la biodiversité en zones de marais : quels liens avec la gestion de l’eau »2 de façon à disposer des bases scientifiques pour
raisonner les scénarios de gestion hydriques avec les partenaires du territoire.
Initié en 2012, ce projet associe plusieurs partenaires : l’EPMP et son conseil d’administration, le PNR Marais poitevin comme animateur de territoire et l’unité de
Analyses de données, régime
recherche ECOBIO de Rennes (UMR 6553 CNRS-Université Rennes I) qui a été chargé de proposer des protocoles de suivi des groupes taxonomiques concernés par
hydrique,
le
réponses des
Paillisson et al.. 2014. Démarches pour le suivi de la biodiversité en relation avec la gestion de l’eau, pp153-181 In Aidoud A, Bonis A., Clément N, Equipe Evolution Structure & Dynamique
régime hydrique puis, depuis 2014, d’analyser et interpréter les données obtenues. Le stage proposé contribuera à ce projet.
communautés, biodiversité marais Hubert-Moy L., Paillisson J-M. & Bouzillé J-B (2014), Ecologie des zones humides, Lavoisier coll Tec & Doc
de la Diversité
Gabrielle Thiebaut
Faye A., Deblauwe V., Mariac C., Richard D., Sonké B., Vigouroux Y., & Couvreur T.L.P. (2016) Phylogeography of the genus Podococcus
(Palmae/Arecaceae) in Central African rain forests: Climate stability predicts unique genetic diversity. Molecular Phylogenetics and Evolution, 105,
126–138.
Yves Vigouroux
Heyduk K., Trapnell D.W., Barrett C.F., & Leebens-Mack J. (2016) Phylogenomic analyses of
Un échantillonnage de plus de 100 individus du genre concerné a été fait en Afrique centrale. Les
species relationships in the genus Sabal (Arecaceae) using targeted sequence capture. Biological
données moléculaires (+100 marqueurs nucléaires) ont été générées par le séquençage de nouvelle
Journal of the Linnean Society, 117, 106–120.
Le genre Podococcus (palmier) contient deux espèces qui sont distribuées dans les sous-bois de forêt
génération (NGS). Il s’agira dans un premier temps d’analyser ces données brutes à l’aide d’outils bio- Analyse des données NGS (marqueurs nucléaires) à l’aide d’outils
tropicales humides d’Afrique centrale. Une étude récente à suggérer que les populations ayant connue une informatique. Ces données seront ensuite utilisées pour l’analyse phylogéographique entre les
bio-informatiques (Linux, cluster informatique). Les séquences serontvan Valkenburg J.L.C.H. & Sunderland T.C.H. (2008) A revision of the genus Podococcus
stabilité écologique depuis la dernière maximum glacière abritait significativement plus de diversité génétique populations échantillonnées ainsi que la datation moléculaire, qui permettront in fine de reconstruire la utilisées pour l’analyse de base des données de la diversité
(Arecaceae). Kew Bulletin, 63, 251–260.
unique que les autres populations. Ceci traduit un signal important liée à l’hypothèse des forêts refuges durantdynamique évolutive de ce genre. Les résultats ainsi produit permettront de tester les attendus
nucléotidique (Nst, Gst, AMOVA, STRUCTURE). La phylogénie
les glaciations. Ces résultats étaient basés sur des données chloroplastiques seulement et donc ne montre temporels par rapport à l’hypothèse des forêts refuges en Afrique Centrale pour le genre Podococcus. calibrée en fonction du temps sera ensuite estimée (datation
Ho S.Y.W. & Shapiro B. (2011) Skyline-plot methods for estimating demographic history from
qu’un coté de l’histoire évolutive de ce groupe. Durant ce master il s’agira de tester l’hypothèse des forêts
Les résultats du master pourront aussi être comparés aux résultats antérieurs obtenus par l'analyse desmoléculaire avec BEAST, *BEAST). Finalement, la reconstruction de nucleotide sequences. Molecular Ecology Resources, 11, 423–434.
https://sites.google.com/site/plantbiodiversityadaptation/home
refuges en Afrique centrale à l’aide de données nucléaires dans un contexte spatio-temporel.
plastomes.
la dynamique des populations sera inférée (Bayesian Skyline plots).
Patrick Ollitrault
Les deux espèces cultivées les plus proches de D. alata sont D. nummularia et D. transversa (Malapa, et al.
2005). Il existe d’autres espèces proches de D. alata (D. hamiltonii, D. oppositifolia, D. persimilis, D. spicata, Ce stage a pour but dans un premier temps d’éclairer les relations phylogénétiques des espèces d’
D. wightii). Malheureusement, les accessions appartenant à ces espèces mineures sont très mal identifiées et ignames cultivées en Océanie et en Asie et par conséquent de déterminer quel serait le parent le plus
des confusions existent sur leur taxonomie. Or, elles peuvent être d’importance majeure dans des programmesproche puis de déterminer les groupes génétiques qui se croisent potentiellement avec D. alata. Durant
de pré-sélection si leur statut est clarifié. Par ailleurs, l’espèce D. nummularia semblerait être polymorphe et ce stage, les analyses seront effectuées sur les données de séquençage en cours d’acquisition par
les relations génétiques entre les deux espèces sembleraient plus complexes. Or, pour exploiter au mieux les des approches phylogénomiques pour comprendre les relations phylogénétiques entre les espèces et
qualités de D. nummularia, rusticité et résistance aux maladies, dans les programmes de sélection, il est
par des approches de génétique des populations pour analyser la diversité au sein des D. nummularia et
Bioinformatique, méthodes d’analyses phylogénétiques et de
http://umr-agap.cirad.fr/equipes-scientifiques/amelioration-des-plantes-a-multiplication-vegetative/
nécessaire d’identifier le pool qui a servi à la création des hybrides entre les deux espèces.
déterminer les flux de gènes possibles avec D. alata.
diversité génétique.
Couvreur T.L.P., Forest F., & Baker W.J. (2011) Origin and global diversification patterns of tropical rain forests: inferences from a complete genuslevel phylogeny of palms. BMC Biology, 9, 44.
Dynamique évolutive des palmiers Podococcus dans les forêts tropicales
31/10/2016 11:39:27
humides d’Afrique centrale
Thomas Couvreur
MUR DIADE
Alain Ghesquière
Mariac C., Scarcelli N., Pouzadou J., Barnaud A., Billot C., Faye A., Kougbeadjo A., Maillol V., Martin G., Sabot F., Santoni S., Vigouroux Y., &
Couvreur T.L.P. (2014) Cost effective enrichment hybridization capture of chloroplast genomes at deep multiplexing levels for population genetics and
La diversité biologique disparaît à des taux jamais vu précédemment. Les forêts tropicales humides (FTH) contiennent plus de 50% des espèces vivantes reparties sur
phylogeography studies. Molecular Ecology Resources, 14, 1103–1113.
seulement 10% de la surface terrestre. De plus, elles procurent un nombre importants de services écosystémiques et jouent un rôle central dans la mitigation du climatpalmier; forêts tropicales humides,
au niveau global. Améliorer notre compréhension de la dynamique passée et le potentiel de résilience futur des FTH produira des données vitales pour une meilleure Afrique, NGS, phylogéographie; Scarcelli N., Mariac C., Couvreur T., Faye A., Richard D., Sabot F., Berthouly‐Salazar C., & Vigouroux Y. (2016) Intra‐individual polymorphism in
conservation et gestion de cette biodiversité.
phylogénie
chloroplasts from NGS data: where does it come from and how to handle it? Molecular Ecology Resources, 16, 434–445.
DYNADIV
Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet « Sunda or Sahul ? The Origin of the Greater Yam (Dioscorea alata)” financé par la Fondation Agropolis.
Malgré le fait qu’elle soit l’igname la plus répandue au monde, et qu’elle soit d’importance pour la sécurité alimentaire d’un nombre croissant d’agriculteurs des pays en
voie de développement dans le monde, l’origine de la grande igname Dioscorea alata est toujours incertaine. En effet, bien qu’elle fasse partie de la cohorte de plantes
cultivées qui ont été introduites par les premiers hommes à avoir peuplé les îles d’Océanie, seules des preuves indirectes attestent de son origine mélanésienne (Lebot
1999) et son ancêtre sauvage n’est pas connu.
Elucider les relations phylogénétiques entre Dioscorea alata et les potentielles
03/11/2016 15:48:49
ignames apparentées d’Asie et d’Océanie Dioscorea spp.
Hana Chaïr
UMR AGAP
Patrice This
Chaïr H., J. Sardos, A. Supply, P. Mournet, R. Malapa, V. Lebot (2016) Plastid phylogenetics of Oceania yams (Dioscorea spp., Dioscoreaceae)
reveals natural interspecific hybridization of the greater yam (D. alata). Botanical Journal of the Linnean Society 180(3):319-333
Par ailleurs, des travaux récents, utilisant deux séquences chloroplastiques, ont montré que D. nummularia n’était pas l’espèce la plus proche de D. alata. Il a été
Malapa R., G. Arnau, J.L. Noyer, V. Lebot (2005) Genetic diversity of the greater yam (Dioscorea alata L.) and relatedness to D. nummularia Lam. and
également montré qu’il existe deux chlorotypes chez D. nummularia et des hybrides entre D. alata et un des deux chlorotypes ont été mis en évidence par marqueurs
D. transversa Br. as revealed with AFLP markers. Genetic resources and crop evolution (7):919-929
microsatellites (Chaïr, et al. 2016). Les hybrides utilisés dans cette étude étaient des variétés sélectionnées par les paysans au Vanuatu et non obtenues par le
Igname, phylogénie, flux de gènes, Lebot V. (1999)Biomolecular evidence for plant domestication in Sahul. Genetic Resources and Crop Evolution 46(6):619-628
programme de sélection.
chloroplaste, génotypage par
Arnau G, Bhattacharjee R, Sheela MN, Chaïr H, Malapa R, Lebot V, Abraham K, Perrier X, Petro D, Penet L, Pavis C Understanding the Genetic
Amélioration Génétique des Espèces à
séquençage
Diversity and Population Structure of Yam (Dioscorea alata L.) using microsatellite markers. Plos One sous presse.
Multiplication Végétative
1 http://www.epmp-marais-poitevin.fr/etablissement-publicmarais-poitevin/
Le stagiaire pourra s’appuyer au début de son stage sur les premières analyses conduites par l’équipe
d’accueil sur les données 2014. Une analyse bibliographique des méthodes d’analyses statistiques
appropriées aux jeux de données (communautés d’espèces) et aux objectifs du travail devra être menée
au début du stage.
Il s’agit d’identifier les modalités de régime hydrique qui sont favorables ou au contraire défavorables à 6
groupes taxonomiques d’intérêt : odonates adultes et végétation dans les prairies inondables, poissons,
L’interprétation des données sera effectuée en mobilisant les compétences des différents encadrants
écrevisses, macro-invertébrés et végétation dans les canaux. Une réflexion devra être conduite sur les
sur différents groupes taxonomiques et leurs connaissances de la biodiversité des zones humides, ainsi
dimensions du régime hydrique qui sont pertinentes pour les différents groupes taxonomiques, i.e. distinguer que celles de Roger Pradel de l’équipe Biostatistiques et Biologie des Populations du CEFE pour les
Gerstner et al. 2014. Effects of land use on plant diversity – A global meta-analysis. J. Appl; Ecol.
les effets de la date et de la durée d’inondation et d’exondation des habitats, et conduire les analyses de
aspects statistiques.
51, 1690–1700
données en conséquence.
analyses multivariées, GLM, modeles mixtes: l'analyse
L’ampleur de l’effet du régime hydrique sur la structure des communautés biologiques par rapport à l’effet de laPour une appropriation par le stagiaire des protocoles d’acquisition des données et du contexte ‘terrain’,bibliographique à réaliser en amont du stage ou en début de stage Garssen et al. 2015. Riparian plant community responses to increased flooding: a meta-analysis.
structure du paysage et de paramètres très locaux tels la morphologie des canaux, la topographie des prairiesil est prévu que le stagiaire accompagne les opérateurs chargés du suivi sur le terrain pendant quelquessera l'occasion d'une réflexion collective sur le choix des méthodes Global Change Biology (2015) 21, 2881–2890.
https://ecobio.univ-rennes1.fr/page.php?14 ou la qualité de l’eau, devra pouvoir être appréciée et discuté.
jours.
d'analyse des données
2 http://www.epmp-marais-poitevin.fr/etude-biodiversite/
Coencadrants :
Jean-Marc Paillisson (ECOBIO) & Benjamin Bergerot (ECOBIO)
& Roger Pradel (CEFE CNRS)
Contact sur Montpellier: Roger Pradel, Tél. : +33/0 4 67 61 32 99
mel: [email protected]
Stage prévu pour se dérouler pour l'essentiel à Rennes avec un
séjour court pour le terrain à Luçon (85) et des séjours ponctuels
à Montpellier si nécessaires (cf encadrement)
Les données seront acquises avant le début du stage. Cinquant
Enk, J. M., A. M. Devault, Y. Kuch, E. Murgha, J. M. Rouillard, H. N. Poinar (2014). "Ancient
Whole Genome Enrichment Using Baits Built from Modern DNA." Molecular Biology and Evolution
31(5): 1292-1294.
Elshire, R. J., J. C. Glaubitz, Q. Sun, J. A. Poland, , K. Kawamoto, E. S. Buckler, S. E. Mitchell
(2011). "A Robust, Simple Genotyping-by-Sequencing (GBS) Approach for High Diversity Species."
PLoS ONE 6(5).
Horodateur
Titre de stage :
Téléphone :
Courriel :
Laboratoire /
Unité d'accueil :
Mots-clés (5 max)
Equipe d'accueil :
Problématique :

Horodateur Titre de stage : Responsable de stage : Téléphone

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