Thèse dirigée par Guillaume Evanno, UMR Dynamique et durabilité des écosystèmes : de la source à l’océan (DECOD)
Spécialité : Écologie et évolution

Résumé

L’isolement reproducteur est une question clé dans l’étude de la spéciation. Nous avons étudié les mécanismes de l’isolement reproducteur entre deux espèces proches de lamproies. La lamproie de rivière Lampetra fluviatilis (LF) est anadrome et parasite d’autres espèces de poissons alors que la lamproie de Planer L. planeri (LP) est résidente en eau douce et non parasite. Malgré des histoires de vie différentes, les deux espèces utilisent les mêmes habitats de reproduction, peuvent s’hybrider et sont considérées comme des écotypes avec un isolement reproducteur partiel. Grâce à de précédents travaux, nous savons que la première génération d’hybrides (F1) est viable et des marqueurs génétiques permettent de différentier les deux écotypes. Jusqu’ici, peu d’hybrides de seconde génération (F2) ou de rétrocroisements (F1xF0) ont été identifiés. Ces hybrides pourraient avoir une valeur sélective moins importante, ce qui expliquerait le flux de gènes limité et le maintien des deux écotypes. Néanmoins, une analyse de l’hybridation sur plus de 1000 individus d’une même population a montré que la majorité des individus étaient hybrides avec environ 40% de F1s. A l’échelle du génome, deux régions semblent concentrer la majorité des différences entre LP et LF. Les différences structurales ainsi que les gènes présents dans ces régions ont été identifiés. En outre, des expériences de compétition spermatique n’ont révélé aucune barrière prézygotique malgré des différences de qualité spermatique entre les mâles LP et LF. En conclusion, il semble que l’intensité des barrières à la reproduction entre LF et LP soit faible, en lien avec une divergence génétique concentrée dans deux régions du génome. 

Mots-clés : Barrière à la reproduction – Lamproie – hybridation – Sympatrie 

Abstract

Reproductive isolation is a key issue in the study of speciation. Here, we investigated the mechanisms of reproductive isolation between two closely related lamprey species. The river lamprey Lampetra fluviatilis (LF) is anadromous and parasitic of other fish species whereas the brook lamprey L. planeri (LP) is freshwater resident and non-parasitic. Despite different life histories, the two species use the same breeding habitats, can hybridize and are considered as partially reproductively isolated ecotypes. From previous studies, we know that first- generation hybrids (F1) are viable and molecular markers allow the distinction of both ecotypes. So far, few second-generation hybrids (F2) or backcrosses (F1xF0) have been identified. Such hybrids may have a lower fitness, which could explain the limited gene flow and maintenance of the two ecotypes. However, an analysis of hybridization in 1000 individuals from a single population revealed that most individuals were hybrids including about 40% of F1s. At the genome scale, two regions of the genome seem to concentrate the majority of differences between LP and LF. Structural differences as well as the genes present in those regions were identified. Sperm competition experiments revealed no prezygotic post-mating barrier even though sperm quality differs between LP and LF males. To conclude, it seems that the intensity of reproductive barriers between LF and LP is low, in relation with a genetic divergence concentrated in two regions of the genome.

Keywords: Reproductive barriers – Lamprey – Sympatry – Hybridization