Sujet M2 Recherche « Ecologie, Evolution, Biométrie

Sujet M2 Recherche « Ecologie, Evolution, Biométrie »
Hybridation entre le chat domestique errant (Felis silvestris catus) et le chat sauvage
Européen (F. s. silvestris) : apport de la morphométrie géométrique appliquée au crâne
Encadrement :
-
Sébastien DEVILLARD – MCU UCBL – [email protected]
Sabrina RENAUD – DR CNRS - sabrina.renaud@univ‐lyon1.fr
UMR CNRS 5558 Biométrie et Biologie Evolutive, équipe « Ecologie évolutive des populations »
Contexte scientifique :
Outre la disparition et la fragmentation de l’habitat naturel du chat forestier, l’hybridation avec le chat
domestique errant, par l’introgression de son génome par du génome de chat domestique, a été
proposée comme une menace importante pesant sur son intégrité génétique et ses spécificités
écologiques. L’identification des individus domestiques, hybrides et sauvages se fait actuellement au
moyen d’analyses génétiques, notamment par l’utilisation de marqueurs microsatellites. Cependant,
ces analyses présentent de claires limitations dans la profondeur du niveau individuel d’hybridation
détectable par l’analyse moléculaire. Des critères morpho-anatomiques ont également été développés
(Ruette et al. 2011, Devillard et al. soumis), mais ces études ont surtout mis en évidence la difficulté
d’identifier des critères morphologiques fiables, le plus prometteur étant l’indice crânien, i.e. la plus
grande longueur du crâne divisée par le volume crânien.
L’analyse de la signature morphologique de l’hybridation sur d’autres espèces a cependant montré de
manière récurrente une différentiation des individus hybrides, qui apparaissent soit intermédiaires
entre les deux espèces parentales, soit caractérisés par une morphologie particulière, fruit d’un
mélange de traits propres aux deux espèces parentales (Renaud et al. 2012). Grâce aux méthodes
modernes de morphométrie géométrique, les variations de forme peuvent être analysées finement et
l’étude des patrons morphologiques de l’hybridation peut devenir une fenêtre sur les mécanismes
morphologiques sous-tendant la différenciation inter-spécifique, combinant modularité et intégration.
Dans ce contexte, le sujet de stage propose de mobiliser les techniques de morphométrie géométrique
pour analyser la variation morphologique crânienne dans le contexte de l’hybridation entre chats
domestiques et sauvages, en s’appuyant sur le développement de marqueurs moléculaires plus
performant, les « single nucleotide polymorphism » (SNP). Les échantillons proviendront de
populations de chats domestiques errants et de chats sauvages du grand quart Nord-Est de la France
(Léger et al. 2008, O’Brien et al. 2009, Say et al. 2012).
Questions et objectifs du travail de recherche :
Trois objectifs sont clairement identifiés.
- 1er objectif : étude de la forme des crânes des trois classes de chats (domestique, hybride et sauvage)
au moyen de méthodes de morphométrie géométrique, au regard des classifications génétiques
obtenues par l’analyse moléculaire des génotypes multilocus microsatellites et SNPs. Dans quelle
mesure la morphométrie géométrique peut-elle prédire la classification génétique et le niveau
individuel d’introgression ?
- 2ème objectif : analyser la signature morphologique de l’hybridation. Les hybrides sont-ils strictement
intermédiaires entre les groupes parentaux, ou montrent-ils des morphologies caractéristiques
(transgressivité). Le second cas pourrait pointer des cas d’évolution modulaire du crâne en fonction
des différentes pressions de sélection s’exerçant dessus.
- 3ème objectif : dans l’éventualité où des zones du crâne seraient apparues comme prédictives du taux
d’hybridation, dans quelle mesure pourrait-on mobiliser cette information dans le cadre de la gestion
et de la conservation sur le terrain des chats forestiers en développant des critères d’identification
applicables sur des têtes d’individus vivants (avec peau et poils) ? Cet aspect sera abordé grâce à un
échantillon de chats non préparés qui pourront aider à faire le transfert entre quantification sur crânes
préparés et individus vivants.
Outils et faisabilité :
Le 1er objectif du stage s’appuiera sur la collection de crânes nus de l’ONCFS. De l’ordre d’une
centaine de crânes sont disponibles. Pour ces crânes l’indice crânien, le génotype microsatellite à 19
locis, et la classification génétique sont d’ores et déjà connus. Le génotype à 48 SNPs diagnostiques
sera disponible d’ici la fin de l’année 2013 (collaboration avec Béatrice Nussberger, Université de
Zurich, Nussberger et al. 2013). Le travail du stagiaire consistera donc à effectuer l’étude de
morphométrie géométrique sur cette centaine de crânes et à analyser les données en découlant, en
relation avec le taux estimé d’introgression (objectif 1) afin de décrypter les patrons de variation
morphologique occasionnés par le mélange des deux génomes parentaux (objectif 2) Pour le 3ème
objectif, une vingtaine de cadavres charnus sont déjà disponibles en mai 2013 et cet échantillon devrait
être complété d’ici la fin 2013. Pour ce 3ème objectif, le stagiaire devra réaliser la totalité des analyses
morphométriques (panel de mesures externes, puis préparation des individus, mesure de l’indice
crânien et morphométrie géométrique du crâne selon le protocole développé pour l’objectif 1) et
analyser les données produites. L’ensemble du stage se déroulera en étroite collaboration avec
l’ONCFS et les personnes impliquées dans le projet.
Compétences recherchées :
Ce sujet interdisciplinaire est basé sur une double approche d’écologie moléculaire et de
morphométrie. Nous recherchons des candidat(e)s motivé(e)s par le travail en laboratoire et l’analyse
de données, ayant le goût du travail minutieux nécessaire à la réalisation de mesures morphométriques,
ainsi que des connaissances conceptuelles et un intérêt pour l’écologie des populations, la biologie
évolutive, et la biologie de la gestion et de la conservation.
Collaborations :
Le projet de stage entre dans le programme de suivi et d’évaluation de l’état de conservation du chat
sauvage européen (ou chat forestier, Felis silvestris silvestris) en France mené conjointement par
l’ONCFS et le laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive depuis une dizaine d’années.
- Sandrine Ruette, chef de projet « petits carnivores », CNERA PAD, ONCFS
- François Léger, technicien, CNERA PAD, ONCFS
Publications :
Léger F, Stahl P, Ruette S, Wilhelm JL (2008) La répartition du chat forestier en France : évolutions récentes. Faune Sauvage, 280, 24-39.
O'Brien J, Devillard S, Say L, Vanthomme H, Léger F, Ruette S, Pontier D (2009) Preserving genetic integrity in a hybridising world: are European Wildcats
(Felis silvestris silvestris) in eastern France distinct from sympatric feral domestic cats? Biodiversity and Conservation, 18, 2351-2360.
Ruette S, Germain E, Léger F, Say L, Devillard S (2011) Identification du chat Forestier en France: apport de la génétique pour détecter les " hybrides ". Faune
Sauvage, 292: 10--16.
Say L, Devillard S, Léger F, Pontier D, Ruette S. (2011) Distribution area and spatial genetic structure of European wildcat in France. Animal Conservation,
15:18-27.
Renaud S, Alibert P, Auffray JC. (2012) Modularity as a source of new morphological variation in the mandible of hybrid mice. BMC Evolutionary Biology, 12,
141.
Nussberger B, Grminger MP, Grossen C, Kelle LF, Wandeler P (2013) Development of SNP markers identifying European wildcats, domestic cats, and their
admixed progeny. Molecular Ecology Resources, 13, 447-460.
Devillard S, Jombart T, Léger F, Pontier D, Say L, Ruette S (Soumis). How reliable are morphological and anatomical characters to distinguish European
wildcats, domestic cats, and their hybrids in France?