Genetic basis and history of adaptive differentiation in Mytilus

Abstract

Les bases génétiques et l'histoire de la différenciation adaptative ont été étudiées chez les moules du complexe d'espèces Mytilus edulis qui représente un modèle d'étude intéressant pour mieux comprendre comment se propage et se distribue la différenciation adaptative en population structurée. Grâce à la technique AFLP, une approche de génomique des populations (« scan génomique ») a été utilisée pour mesurer la différenciation entre des populations isolées sur des échelles de temps et d'espaces contrastées. Notre objectif était de vérifier si la différenciation génétique n'avait pas une origine plus complexe qu'habituellement proposé. Trois parties s'articulent autour de cette question centrale. La première s'intéresse à la différenciation entre l'Atlantique et la Méditerranée chez l'espèce M. galloprovincialis et a montré que la structure génétique était la conséquence d'un différentiel d'introgression avec l'espèce sœur M. edulis. Dans la deuxième partie de ce travail nous avons mis en évidence qu'une sélection directe, soit balancée soit intermittente, sur un polymorphisme pré-existant expliquait le niveau de différenciation anormalement élevé d'un gène de l'immunité entre populations de la côte européenne chez M. edulis. Enfin, la troisième partie s'est intéressée à revisiter un exemple classique de la littérature de la génétique des populations: le cas des M. edulis du détroit de Long Island et a permis de suggérer que la structure observée à très petite échelle spatiale correspondait probablement à un contact secondaire entre des moules européennes introduites et les moules américaines. D'une manière générale nos résultats démontrent que, quelque soit l'échelle à laquelle nous nous plaçons, la différentiation génétique tire son origine d'une histoire souvent plus complexe qu'attendu.The genetic basis and history of adaptive differentiation were studied in the species complex M. edulis which is an interesting model system to understand how adaptive differentiation spreads and structure itself in subdivided populations. Using the AFLP technique, a genome scan approach was undertaken to measure differentiation between populations on contrasted spacial and temporal scales. Our objective was to verify wether the origin of genetic differentiation could be more complex than anticipated. This question was addressed in three chapters. The first one focuses on the differentiation between populations of the Atlantic Ocean and Mediterranean Sea in M. galloprovincialis. Our results show that the genetic structure was the result of differential introgression with the sister hybridizing species M. edulis. In the second chapter of this work we demonstrated that direct selection on a pre-existing polymorphism explained the unusually high level of differentiation at a defensin locus between populations of the European coast in M. edulis. Finally, in the third chapter we revisited a classic example of the population genetics literature: the aminopeptidase cline in M. edulis populations of the Long Island Sound. We obtained evidence that the genetic differentiation observed at a very fine spatial scale in the sound was the consequence of a secondary contact between introduced mussels from Europe and indigenous American mussels. Whatever the spatio-temporal scale at which we analyzed genetic differentiation, its origin proved to originate from an unsuspectedly long and complex history