Influence de la taille des populations sur l'évolution du génome: le cas des Oiseaux endémiques de l'île de La Réunion – BirdIslandGenomic

Les îles océaniques, c'est à dire qui n'ont jamais était connecté à une masse continentale, constituent de véritables laboratoires à ciel ouvert pour étudier l'évolution. Les rares espèces qui ont eu l'opportunité de coloniser ces habitats ont évolué indépendamment de leurs ancêtres continentaux et souvent de manière extravagante. Dans ce projet, nous proposons d'étudier l'évolution des espèces insulaires du point de leurs génomes. Les îles océaniques constituent une opportunité unique d'étudier l'impact de la taille des populations sur l'évolution moléculaire et la structure des génomes. En effet, la taille des populations des espèces insulaires endémiques est mécaniquement limitée par la petite taille des îles océaniques permettant une comparaison intéressante avec des espèces continentales proches. L'effet de la taille des populations sur l'évolution moléculaire est actuellement une thématique majeure du domaine. Des données théoriques et empiriques suggèrent que les espèces qui évoluent avec des petites tailles de populations accumulent plus de mutations délétères que les espèces qui évoluent avec de grandes populations. Cet effet serait la conséquence de la dérive génétique, plus intense dans les petites populations, qui entraîne une fluctuation aléatoire des fréquences alléliques sans liaisons avec la valeur sélective de ces mutations.

Dans le présent projet, nous proposons de générer un jeu de données de génomique des populations pour quatres d'espèces insulaires et continentales appartenant au genre Zosterops. Nous proposons de séquencer le génome complet de ces quatre espèces ainsi que le transcriptome d'un mâle et d'une femelle par espèce. De plus, nous proposons d'utiliser une technique de capture de séquences pour obtenir des données de polymorphisme chez 10 individus par espèce sur près de 3000 régions couvrant la totalité du génome. Ce jeu de données sera utilisé pour tester si les espèces insulaires ont accumulé plus de mutations délétères que les espèces continentales, confirmant ainsi l'importance des processus non-adaptatifs dans l'évolution moléculaire. L'effet de la taille des populations sera évalué dans plusieurs classes de sites à travers les génomes : les gènes codants pour des protéines en séparent les sites synonymes des non-synonymes, les régions flanquantes des gènes mais également les régions non-codantes préalablement identifiées comme fonctionnelles, comme par exemple les éléments ultra-conservés (UCE) ou les régions régulatrices de l'expression. Notre objectif sera d'établir si ces régions du génome sont affectées différemment par une réduction de la taille des populations. Une attention particulière sera portée à la prise en compte de la variation du taux de recombinaison à travers le génome ainsi qu'à la variabilité du niveau d'expression entre gènes. Ces facteurs sont connus comme étant liés à de nombreux paramètres génomiques tel que le taux d'évolution, le niveau de polymorphisme ou la composition en bases.

Parallèlement, nous testerons aussi l'effet de l'insularité sur l'évolution de la taille du génome. Récemment, il a était proposé que la complexité des génomes observés chez certains eucaryotes aurait pu apparaître sous l'action de forces non-adaptatives tel que la dérive génétique. Jusqu'à maintenant, cependant, la plupart des preuves empiriques de cette théorie proviennent de la comparaison entre espèces très éloignées phylogénétiquement où la différence entre la biologie des espèces peut représenter un effet confondant. Dans ce cas également, la comparaison entre espèces insulaires et continentales représente une opportunité unique d'étudier la micro-évolution de la taille des génomes pour directement tester si la taille des populations à un impact sur celle-ci. Enfin, les jeux de données à échelle génomique générés durant ce projet seront utilisés pour aborder deux autres sujets : i) l'évolution des chromosomes sexuel et ii) la génomique de la spéciation.