Titre original :

Évolution de l’adaptation locale en environnement anthropisé : le cas des pseudométallophytes

Titre traduit :

Evolution of local adaptation in anthropogenic environment: the case of pseudometallophytes

Mots-clés en français :
  • Arabette de Haller (Arabidopsis halleri)
  • Tabouret bleu (Noccaea caerulescens)
  • Milieux calaminaires

  • Métallophytes
  • Sols -- Pollution par les métaux lourds
  • Résistance à la pollution
  • Zinc
  • Épigénétique
  • Locus à caractère quantitatif
  • Langue : Français, Anglais
  • Discipline : Génétique évolutive
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
  • Date de soutenance : 10-10-2016

Résumé en langue originale

Les activités humaines génèrent souvent des milieux extrêmes dans lesquels certains organismes parviennent localement à survivre et à se reproduire grâce à leurs capacités d’adaptation rapide. Les sols calaminaires, hautement pollués par des métaux tels que le zinc, le plomb et le cadmium, sont par exemple le résultat des activités minières ou industrielles. Arabidopsis halleri et Noccaea caerulescens (Brassicacées) sont deux espèces pseudométallophytes, c’est-à-dire présentant à la fois des populations dites métallicoles, présentes sur les sols calaminaires, et des populations non métallicoles localisées à proximité. Ces deux espèces sont tolérantes aux métaux, mais aussi hyperaccumulatrices de zinc et de cadmium dans leurs feuilles. Ces deux traits adaptatifs sont quantitatifs et le plus souvent bien structurés entre populations métallicoles et non métallicoles. Dans ce contexte d’adaptation locale et rapide, j’aborde deux grandes questions. Première question : quelle est l’architecture génétique de la tolérance au zinc et de l’hyperaccumulation du zinc chez A. halleri et N. caerulescens ? Pour répondre à cette question, je produis de nombreuses descendances de croisements que j’analyse par QTL Mapping. En parallèle, j’explore la possibilité de modifications épigénétiques responsables des différences entre populations métallicoles et non métallicoles. Deuxième question : comment prendre en compte dans les études génétiques et écologiques le fait que la tolérance au zinc et l’hyperaccumulation du zinc sont des traits complexes ayant évolué dans un environnement complexe ? Je tente de répondre à cette question en recherchant des phénotypes décrivant plusieurs aspects de la tolérance au zinc et de l’hyperaccumulation du zinc. Quant à l’environnement complexe que représentent les milieux calaminaires, je cherche à en extraire les potentielles pressions de sélection agissant en particulier sur l’hyperaccumulation du zinc chez A. halleri. Une démarche plus directe d’évolution expérimentale menée chez N. caerulescens est destinée à démontrer que le zinc constitue bien une pression de sélection agissant à la fois sur la tolérance au zinc et l’hyperaccumulation du zinc.

Résumé traduit

Human activities often generate extreme environments in which only some organisms are able to survive and to reproduce thanks to their adaptive capacities. As an example, calamine soils resulting from mining and industrial activities are highly enriched with zinc, lead and cadmium. Arabidopsis halleri and Noccaea caerulescens (Brassicaceae) are two pseudometallophytes species that develop on both metalliferous (i.e. calamine) and non-metalliferous soils, leading to metallicolous and non-metallicolous populations geographically close to each other. These two species are metal tolerant and hyperaccumulate zinc and cadmium in their leaves. These adaptive traits are quantitative and quite structured between metallicolous and non-metallicolous populations. In such context of local and rapid adaptation, I address two main questions. First, what is the genetic architecture of zinc tolerance and hyperaccumulation in A. halleri and N. caerulescens? To tackle this question, I produce many offspring and analyze them by QTL Mapping. In parallel, I explore the epigenetic modifications which could differentiate metallicolous and non-metallicolous populations. Secondly, how to integrate, either in genetic or ecological studies, that zinc tolerance and hyperaccumulation are complex traits that evolved in complex environments? I tempt to answer this question by seeking phenotypes describing several aspects of zinc tolerance and hyperaccumulation. I also examine which environmental abiotic parameters of calamine habitats could represent potential selective pressures acting on zinc hyperaccumulation in A. halleri. Then, an approach of experimental evolution in N. caerulescens has been designed to investigate more directly the role of zinc as a potential selective pressure.

  • Directeur(s) de thèse : Touzet, Pascal
  • Laboratoire : Evolution, Ecologie, Paléontologie (EVO-ECO-PALEO)
  • École doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

AUTEUR

  • Frérot-Pauwels, Hélène
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