Réponses microévolutives et coûts adaptatifs de populations de Caenorhabditis elegans exposées à des stress environnementaux

Morgan Dutilleul a soutenu sa thèse le 12 mars 2013 à St-Paul-Lez-Durance.

Dans l’environnement, l’évolution contemporaine des organismes vivants est de plus en plus dépendante des perturbations d’origine anthropique. En particulier, la pollution amplifie l’intensité ou la quantité des pressions de sélection auxquelles sont soumises les populations. Or ces changements peuvent avoir des effets négatifs sur la vie, la reproduction et la croissance des individus. La démographie des populations peut aussi être affectée, tout comme au cours des générations, les caractéristiques phénotypiques et génétiques de ces populations. Ainsi en réponse aux pressions de sélection, des changements microévolutifs sont susceptibles de se manifester. Mais ces phénomènes entraînent en parallèle la mise en place de coûts adaptatifs. Par exemple, une réduction de la diversité génétique d’une population induit une diminution du potentiel adaptatif face à d’autres contraintes. Ceci peut fragiliser le maintien de populations vivant dans des environnements toujours plus changeants, notamment avec l’accroissement des activités humaines. Dans une démarche d’évaluation des risques écologiques, il ne suffit donc plus d’étudier les mécanismes d’action et les effets néfastes immédiats des polluants sur les organismes vivants. Il est également nécessaire de développer nos connaissances sur l’évolution des populations en milieu pollué, et plus globalement en milieu stressant.

Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer les réponses microévolutives de populations d’un organisme modèle, Caenorhabditis elegans, exposées à des stress environnementaux et à mesurer les coûts adaptatifs de ces microévolutions. Ces populations ont été exposées expérimentalement, durant 22 générations, à une forte concentration en uranium, en chlorure de sodium ou à une alternance de ces deux polluants. L’analyse des modifications phénotypiques et génétiques observées, au travers des mesures de traits d’histoire de vie, a été accomplie grâce à plusieurs techniques de génétique quantitative. Nous avons notamment mis en évidence une différentiation génétique des populations exposées, associée à augmentation de la résistance, au cours du temps. La vitesse des réponses évolutives était dépendante des conditions d'exposition et de leurs effets sur l'expression de la structure génétique des traits (matrice G). Ces phénomènes microévolutifs ont pu être reliés à des coûts adaptatifs, tels qu’une réduction de la fertilité, dans de nouveaux environnements stressants (ex : augmentation de la température) ou en l’absence de stress. Ainsi, même après plusieurs générations sans la présence de polluant, les populations adaptées voient leur fragilité augmenter par rapport à des populations non adaptées. Toutefois, nous n’avons pas identifié de coûts supplémentaires pour les populations adaptées à l’environnement d’alternance par rapport à celles adaptées à une pollution constante. Ce projet nous a permis de mieux identifier comment une exposition à un ou deux polluants peut affecter la réponse évolutive de populations de C. elegans et d’évaluer les conséquences sur leur sensibilité aux conditions environnementales.