kestelman oral
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Kestelman Valentin M2 SVS : Biologie des interactions du gène aux
populationsEncadrants
Dr. Lorraine Bottin; Dr. Thierry Thibaut & Doctorante Pauline Robvieux
EA 4228 Ecomers
1
Algues structurantes
Structurent l’habitat : ingénieur de l’écosystème(sensu Jones et al. 1994)
Disparition de l’algue Perte de la biodiversité(Benedetti-Cecchi, 2001)
Pacifique : KelpsAtlantique : Laminaria ou Fucus
Méditerranée : Cystoseira(Mann, 1973)
(Steneck et al., 2003)
2
(Photo : T.Thibaut)
Cystoseira en MéditerranéeGenre Cystoseira : 28 taxons
dont 20 endémiquesDepuis la surface jusqu’à 80 m
de profondeurEn forte régression (Thibaut et al., 2005)
causes anthropiques :SurpâturageRejet d’eaux usées,
eutrophisationSensibles aux perturbations :
mesure la qualité de l’environnement littoral marin (Ballesteros et al., 2007)
3La saupe, un herbivore
Population impactée
(Photos: T.Thibaut)
Cystoseira amentacea var. stricta
Diploïde, cycle monogénétique (Gomez-Garreta et al., 2000)
Zygotes 100 µm, membrane collante (Susini, 2006)
Dispersion estimée très faible40 cm max (Mangialajo et al., 2012)
Isolement par la distance attendu
Source : Gomez-Garreta et al., 2000
Animation : Amber Rais
4
Cartographie Ceinture dense (Photo: P. Robvieux)
Etat des connaissancesEtudes préliminaires :
RAPDs, marqueurs dominants, difficilement reproductibles (Susini et al., 2007)
Microsatellites neutres, codominants, polymorphes8 marqueurs disponibles Structuration inter-population (Robvieux et al., 2012)
Existe-t-il une structuration intra-population ?
Objectifs de l’étudeDécrire la structure génétiqueClarifier la distance de dispersion des recruesEffet de perturbations anthropiques sur la structure
génétique5
Matériel et méthodes Terrain
Localisation des populations
P1n = 43
P2n = 45
nP1 n = 45
nP2 n = 45
Échantillonnage
Perturbation Population fragmentée 6
(Photos: T.Thibaut & A. Blanfuné)
7
P1P2
nP1
nP2
xy
xy
xy
x
y
(Diagrammes : A. Blanfuné)
Matériel et méthodesLaboratoire
Extraction d’ADN
PCR microsatellites
Analyse des génotypesTraitement des données 8
Génotypage
Hypothèses testéesEn panmixie
(reproduction aléatoire) Equilibre de Hardy-
Weinberg (HW) : He = Ho
Ecart à HW : He ≠ HoEcart à la panmixie
(Consanguinité, Effet Wahlund)
F (Fis et Fst)Déficit en hétérozygote
Autocorrélation spatialeDétecter une structure
génétique dans l’espace9
Effet Wahlund
Structure génétique spatiale
(Hamilton, 2009)
Résultats :Richesse, Fis et Différentiation
P1 P2 nP1 nP2Richesse allélique 3,252 3,097 3,645 2,880 Fis 0,112 *** 0,092 *** 0,077 *** 0,004 ns
P1 P2 nP1 nP2P1 -P2 0,372 *** -nP1 0,419 *** 0,304 *** -nP2 0,500 *** 0,479 *** 0,415 *** -
Richesse allélique et écart à la panmixie
Fst par paires de populations
10
P : PerturbénP : Non perturbé
Autocorrélation spatiale
Panmixie Isolement par la distance
Hamilton 2009
11
I de moran
Distance entre paires d’individus
Résultats : autocorrélation spatiale
Absence de structure génétique spatiale Pas d’isolement
par la distance à cette échelle
Pourtant déficit en Ho pour nP1 Consanguinité à
nP1 et pas nP2 ?
Distance en cm
Pairwise kinship coefficient
Erreur Standard
IC 95 %
12
Résultats : autocorrélation spatiale
Structure génétique spatiale < 30 cm
Structure liée à la taille des patchs ?
Pairwise kinship coefficient
13
Erreur Standard
IC 95 %
Distance en cm
Pollution et structure génétique
Hypothèses :Fragmentation depuis la
perturbation, bottleneck (goulot d’étranglement)
Disparition locale, puis recolonisation Pas à pas De manière aléatoire
1952 1997 2012
Rejets des eaux usées de Toulon sans traitement
Usine de traitement des eaux opérationnelle Structure génétique
spatiale observée
14(Photos: T.Thibaut)
ConclusionPopulations non perturbées : non
fragmentéesFis nul ou faiblePas d’isolement par la distance
Populations perturbées, fragmentéesStructure génétique, effet WahlundPatch d’individus apparentés Effet des perturbations
15
PerspectivesLien entre génétique
et environnementPente / Vagues
Dispersion des zygotes / gamètesTransplantation
Augmenter le nombre de sites à échantillonner
Relargage et survie des gamètes Gamètes in vitro
Stimulus Relargage gamètes ?
Influence des vagues ?
16
(Photo: P.Robvieux)
Merci de votre attention
17
(Photos: P.Robvieux)
18
nP1 : St-Jean-Cap-Ferrat
(Diagrammes : A. Blanfuné)
19
nP2 : Cap Martin
(Diagrammes : A. Blanfuné)
20
P1 : Cap Sicié A
(Diagrammes : A. Blanfuné)
21
P2 : Cap Sicié B
(Diagrammes : A. Blanfuné)
22
680 km
680 km
Provence Alpes Côte d’Azur Region
Corsica
C. amentacea : distribution of the species in France
(Cartes fournis par P. Robvieux)
CSA CSB SJCF CM24 « monomorphe » : 154
Par populationPar locus
23
24
PATCHINESS
Analysis of Variance Table
Response: Ar Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) Pop 7 0.3449 0.04928 0.1530 0.99276 Locus 1 0.9963 0.99633 3.0943 0.08507 .Residuals 47 15.1333 0.32198 ---Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1
> anova(glm(patchm,family=quasipoisson),test="Chisq")Analysis of Deviance Table
Model: quasipoisson, link: log
Response: Ar
Terms added sequentially (first to last)
Df Deviance Resid. Df Resid. Dev Pr(>Chi) NULL 55 9.9784 Pop 7 0.21106 48 9.7673 0.9936 Locus 1 0.59654 47 9.1708 0.0822 .---Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1
Pas de variation détectableTrop peu d’individus…
PCR product from: 9 to 168.Length: 160 bp.The sequence of the PCR primers replaces the template sequence.
GTGTGGTCCTTGCTTCGTCACGTATACAGCAATAGTTGTATAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCTCATGTGACTGTTTTTTGTCCACTATTTCATCCAAACCCATACACATTACACATCATCTGCCAATACGAACAAACAAAACCAGAGCTGTCAAGCATGC
Amplicon attendu : 160 pb, observé (partout) 154 pb
25
26
3 Pics CSA
Impair CSB
??? SJCF
Presque OK CM
Uniquement population CSB (Locus 27)
27
En bleu sur le graphe…
Potentiellement contaminés
15 15Perdus
7 0
28
1 témoin pour 15 echantillons1 contamination : Mix2 (Locus 20 et 35)Témoin 3 : Locus 20 – 223/223 – Locus 35 – 188/201
Certains individus « liés » au T3 présentent un signal 223 en hétérozygote
Aucun individu « lié » au T3,Ne présente de signal à 201 pb
29
J.M. Butler (2005) Forensic DNA Typing, 2ndEdition ©2005 Elsevier Academic Press
Stuttering : Petits signal à 1 répétition
Large allele dropout : Signal réduit à plus grande pb
Quantité/qualité de l’ADN
+/- A à la fin de la séquence
Allèles nuls, pas de signal
http://www.uvm.edu/~biology/Classes/296D/6_Biology.pdf
30Tiré du manuel de micro-checker
Micro-checker
Connus : pour le pollen dispersion de type « Leptokurtique »,la grande majorité proche de la source mais aussi rares évènement à longue distance
Ex : Centaurea corymbosa (Hardy, et al. 2004) 31
(Gomez-garreta et al., 2000)
n : Noyaufa : Flagelle antérieurefp : Flagelle postérieurem : mastigonemes
(Clayton et al., 1992)
D’un µ-envt à un autre
Grande dispersion : Large + Courant32
33
Gomez-Garreta et al., 2000
Sites échantillonnés
Etude des courants (Ifremer)34
Song et al., 1996
FluorescencePhosphorescence
35
36
g
a
b
p
q =1 - p
aa : p²ab : p*q + p*q = Hebb : q²Multi-allèle
Homozygote
He : 1 - Q (Hamilton, 2009)
37
Le nombre d’alléles observés dépend fortement de la taille de l’échantillon
Méthode de raréfaction pour « lisser » les différentes tailles
Estime le nombre attendu d’allèles dans un sous-echantillon de 2n gènes, 2N ayant été echantillonés.
Terme sous la somme : probabilité d’échantilloner l’allèle i au moins une fois dans un echantillon de taille 2n
38
39
Le dénominateur du premier terme « pondère» la contribution des allèles et permet à cet estimateur de ne pas souffrir de biais particulier en présence d’allèle de faible fréquence.
Le second terme ajuste le biais attribuable à la taille d’échantillonnage. (d’après Oddou-Muratorio et al., 2004)
Le numérateur est plus grand quand les paires d’individus (populations) ont des fréquences alléliques qui sont chacune très différentes de la fréquence allélique moyenne. Valeurs possible de -1 à +1 avec une quantité suffisante d’échantillons.
Valeur positive, signifie que les fréquences alléliques entre pairs d’individus, sont similaire en moyenne. Négative : les fréquences alléliques entre pairs d’individus diffèrent en moyenne.
Une valeur de zéro indique que les différences ne sont pas liées à la distance, ou que la variation génétique est aléatoire dans l’espace. (d’après Hamilton, 2009)
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