Soutenance de thèse de Théo Vericel - UMR IGEPP

Résumé :

La sélection naturelle peut favoriser l’émergence de cycles de vie complexes dans lesquels une espèce présente des stades morphologiques très distincts ou occupe des habitats fortement contrastés. Chez les pucerons, l’alternance d’hôtes (hétéroécie) constitue un exemple remarquable de cycle de vie complexe. Elle implique des migrations saisonnières obligatoires entre des plantes hôtes botaniquement distinctes, nécessitant la production d’une large gamme de morphes spécialisés. Bien que l’hétéroécie ne soit présente que chez environ 10 % des espèces, elle est observée dans toutes les familles de pucerons et est largement répandue sur le plan phylogénétique. Néanmoins, les bases génétiques et l’histoire évolutive de l’hétéroécie restent largement méconnues. Cette thèse vise à combler cette lacune en combinant des approches de génomique comparative et de transcriptomique chez les Aphidinae (la plus grande sous-famille de pucerons). Une analyse des génomes complets de 30 espèces a révélé des signatures générales de relaxation de la sélection chez les espèces non alternantes (monoéciques) par rapport aux espèces hétéroéciques, soutenant l’hypothèse selon laquelle la monoécie pourrait constituer un état dérivé résultant d’une transition vers un cycle de vie plus simple. Une approche de transcriptomique comparative menée sur dix espèces a en outre révélé des profils d’expression conservés lors de la migration vers l’hôte secondaire, impliquant des processus liés à la dispersion et à l’acclimatation à l’hôte. L’ensemble de ces travaux soutient l’hypothèse selon laquelle l’hétéroécie constitue l’état ancestral des Aphidinae, met en évidence des bases génétiques communes chez les espèces hétéroeciques et révèle des signatures générales de transitions évolutives vers la simplification. Une meilleure compréhension de l’évolution et de la génétique de l’alternance d’hôtes nécessite un cadre phylogénomique plus robuste pour les Aphidoidea ainsi qu’une caractérisation moléculaire plus fine des différentes étapes impliquées dans l’hétéroécie.

Abstract:

Natural selection can promote the emergence of complex life cycles in which a species exhibits highly distinct morphological stages or inhabits markedly different habitats. In aphids, host alternation (heteroecy) is a striking example of a complex life cycle. It involves obligatory seasonal migrations between botanically distinct host plants, requiring the production of a broad range of specialized morphs. Although heteroecy is present in only about 10% of species, it occurs in all aphid families and is phylogenetically widespread. Nevertheless, the genetic basis and evolutionary history of heteroecy remain largely unknown. This thesis aims to address this gap by combining comparative genomics and transcriptomics approaches in Aphidinae (the largest aphid subfamily). A whole-genome analysis of 30 species revealed general signatures of relaxed selection in non-alternating (monoecious) species compared to heteroecious species, supporting the idea that monoecy may be a derived trait resulting from a transition to a simpler life cycle. A comparative transcriptomic approach conducted across ten species further revealed conserved expression patterns during migration to the secondary host, involving processes related to dispersal and host acclimation. Together, these analyses support heteroecy as the ancestral state of Aphidinae, highlight conserved genetic bases in heteroecious species, and reveal general signatures of evolutionary transitions toward simplification. Further progress on the evolution and genetics of host alternation will require a better phylogenomic framework for Aphidoidea and a finer molecular characterization of the different steps involved in heteroecy.