Adaptation dans les populations centrales et marginales : contribution de la sélection, de la connectivité et du système de reproduction. Approche théorique et empirique sur l'espèce d'algue brune Laminaria digitata

Abstract

I first investigated the historical factors that may explain the distribution of genetic diversity across the distributional range of the kelp Laminaria digitata. This study was combined with studies on spatio-temporal variation of populations, connectivity studies at the scale of the French coasts and an exploration of local adaptation in the face of temperature by the means of a common garden experiment. In addition to marginal populations, I investigated the fate of isolated populations, located in the center of the species' distribution range, but isolated from gene flows by different barriers to dispersal. In a second part of my thesis, I used theoretical approaches to understand the emergence of geographical parthenogenesis, corresponding to an evolution towards an asexual mode of reproduction at the range limits. In particular, I studied the validity of two hypotheses based on different characteristics of marginal populations. The first assumes that asexual reproduction is beneficial as it allows the maintenance of phenotypes adapted to extreme environmental conditions in the face of an influx of maladapted migrants, and was studied using a model in which a quantitative trait evolves along an environmental gradient. The second assumes that asexual reproduction avoids inbreeding depression resulting from reproduction between related individuals in a structured population. This hypothesis was studied using an infinite island model, in which diploid individuals are characterized by a locus under selection and a locus affecting their mode of reproduction.Je me suis d'abord intéressée aux facteurs historiques pouvant expliquer la répartition de la diversité génétique à travers l'aire de distribution de Laminaria digitata. Cette étude a été combinée avec des études de la variation spatio-temporelle des populations ; de connectivité à l'échelle des côtes françaises et d'une exploration du phénomène d'adaptation locale à la température au moyen d'une expérience en jardin commun. Outre les populations marginales, je me suis également intéressé au devenir de populations isolées, c'est-à-dire situées au centre de l'aire de distribution mais isolées des flux de gènes par différentes barrières à la dispersion. Dans un deuxième volet de ma thèse, j'ai utilisé des approches théoriques pour comprendre l'émergence de la parthénogenèse géographique, correspondant à une évolution vers un mode de reproduction asexué en limite d'aire. J’ai étudié la validité de deux hypothèses reposant sur différentes caractéristiques des populations marginales. La première suppose que la reproduction asexuée permet de maintenir l'adaptation à des conditions environnementales extrêmes face à un afflux de migrants mal adaptés, et a été étudiée à l'aide d'un modèle d'évolution d'un trait quantitatif le long d'un gradient environnemental dans lequel les individus sont haploïdes. La deuxième suppose que la reproduction asexuée permet d'éviter la dépression de consanguinité résultant des croisements entre individus apparentés en population structurée. Cette hypothèse a été étudiée à l'aide d'un modèle en îles infini, dans lequel les individus diploïdes sont caractérisés par un locus sous sélection et un locus affectant leur mode de reproduction