DOUADY Christophe J. PU- IUF
Enseignant chercheur : E3S
Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
3, rue Raphaël Dubois - Bât. Darwin C
F-69622 Villeurbanne Cedex France
06 14 98 33 44
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- Les reconstructions phylogénétiques constituent à la fois un champ disciplinaire en constante (r)évolution et un outil méthodologique dont les applications, déjà très variées, ne demandent qu'à être développées. Globalement, ce sont ces aspects qui caractérisent mon activité de recherche.
Contribution à la classification phylogénétique du vivant. Cette première thématique de recherche correspond à la reconstruction des liens de parenté entre organismes. Bien qu’ayant eu l’occasion de développer ces approches sur de nombreux organismes (Arbre du vivant, Gorgones, Chondrichtyens, Roses, Angiospermes aquatiques, Pancrustacés…), j’ai principalement contribué à éclaircir les relations de parenté entre ordres, familles et espèces de mammifères. Cette ligne de recherche nous a permis de révéler l'existence de 4 groupes majeurs de mammifères placentaires. Il est à noter que ces résultats ont profondément révolutionné notre compréhension des relations de parenté inter-ordinales de mammifères placentaires et ont permis de fournir un cadre évolutif robuste qui a largement été repris par la communauté scientifique dans son ensemble. En outre ces analyses nous ont également permis de montrer l'existence de deux groupes majeurs de mammifères insectivores (eulipotyphla et afrosoricida) très éloignés d'un point de vue phylogénétique et l'étroite relation de parenté entre hérissons et musaraignes. Ces travaux ont également permis de réinterpréter la voie de colonisation utilisée par les macroscélidés pour peupler l'Atlas ou d'établir par exemple que le cerf d'Irlande (Megaloceros giganteus) était en fait un daim et Equus hydruntinus, une hémione. Aujourd’hui je cherche principalement à élucider les relations de parenté au sein d’une superfamille d’Isopode (Malacostracé ; Pancrustacé) : les Aselloidea. C’est principalement au travers de ce groupe, et dans une moindre mesure du groupe des foraminifères planctoniques, que je développe les activités décrites ci-après
En parallèle de ces travaux de systématique moléculaire sensu stricto, j’ai également contribué à faire émerger de nouvelles pratiques et méthodologies dans le domaine des reconstructions phylogénétiques. Un des résultats le plus important de cette démarche résulte d’un travail effectué en collaboration avec l'université de Montpellier où nous avons montré (1) qu'il existait des incohérences marquées entre deux des méthodes les plus couramment utilisées pour évaluer la fiabilité d'une reconstruction phylogénétique, à savoir les proportions de bootstrap et les probabilités postérieures, (2) que la corrélation extrêmement variable entre ces deux indices était fortement améliorée si les probabilités postérieures étaient elles-mêmessoumises à une procédure de ré-échantillonnage et (3) que les indices de bootstrap étant plus conservatifs, ils étaient moins enclins à supporter des hypothèses phylogénétiquement incohérentes. Dans un tout autre domaine et en collaboration avec le laboratoire BBE de Lyon, nous avons développé une méthode simple et pragmatique permettant de délimiter les espèces sur la base d’une phylogénie moléculaire. Cette méthode est basée sur l'étroite relation existant, au moins chez les malacostracés, entre divergence moléculaire et diversification morphologique. Dans cette même ligne de recherche, je me suis intéressé aux conditions d’utilisation de taxons chimériques (un taxon étant représenté par des séquences provenant de différentes espèces appartenant au dit taxon) dans les reconstructions phylogénétiques, aux difficultés de la polarisation des arbres phylogénétiques, aux différences de signal phylogénétique entre gènes mitochondriaux et nucléaires ou encore aux précautions nécessaires pour éviter que les données mitochondriales ne soient polluées par des copies nucléaires (Numt).
Structuration spatiale de la biodiversité et diversité cryptique. Cette seconde thématique de recherche correspond, elle, à une interface entre phylogéographie et taxinomie-a. Parce que la phylogéographie a pour objet l’étude des processus ayant présidés à la structuration géographique des lignées généalogiques au sein d’une même espèce ou entre espèces sœurs, cette discipline a très largement contribué à notre compréhension de l’incidence des changements globaux sur la distribution de la biodiversité. Les travaux que j’ai menés ou dirigés ont plus spécifiquement visé à comprendre l’effet des oscillations climatiques du pléistocène (dernier 1,8 million d’année) sur la structuration géographique de la biodiversité européenne. Ainsi, nous avons pu montrer l’existence de refuges continentaux en marge des zones englacées qui auraient largement contribué aux processus de recolonisation de l’Europe du Nord. Nous avons également pu montrer qu’indépendamment du caractère extrêmement fragmenté des milieux aquatiques souterrains, les organismes qui leur étaient inféodés possédaient des histoires extrêmement dynamiques. De plus et par le couplage avec des données d’occurrence et de génétique des populations ou l’utilisation d’inférences bayésiennes couplées à des modèles de diffusion spatiale il nous a été possible de quantifier ces dynamiques et de les placer dans un cadre temporel.
Une conséquence inattendue, au moins dans son ampleur, de ces approches a été de montrer la forte prévalence du phénomène de cryptisme (i.e. existence d’espèces non différentiables sur la base de caractères morphologiques). Ainsi nous avons pu démontrer qu’il constituait un biais majeur aux mesures de biodiversité en milieux souterrains ou en milieux marins. Dans ce dernier cas, la présence d’un tel cryptisme rend discutable voir caduque un grand nombre de fonctions de transfert permettant à partir de données fossiles de déterminer les conditions océanographiques passées. Mes recherches actuelles visent à identifier les conséquences macroécolgiques d’un tel cryptisme ainsi que les mécanismes sous-jacents à la mise en place de ce phénomène.
Reconstruction phylogénétique en écologie et biologie évolutive. L’établissement de la classification phylogénétique du vivant constitue indubitablement une fin en soit. Toutefois, il ne fait également aucun doute que les reconstructions phylogénétiques sont des outils extrêmement pertinents pour aborder nombres de questions en écologie et en évolution. Outre la possibilité que nous offre les phylogénies de détecter les espèces cryptiques, l’analyse phylogénétique des transferts horizontaux de gènes et de leur impact sur la structuration des génomes ou l’émergence des grands groupes de procaryotes constitue une autre application des phylogénies que j’ai explorée. Une application particulièrement importante est l’utilisation de phylogénies pour prendre en compte la non indépendance des données. En effet et alors que la plupart des analyses statistiques telles que les analyses de régression assument que les comparaisons sont indépendantes, les relations de parenté entre organismes induisent une dépendance. Ces dernières années, je me suis plus particulièrement intéressé à l’utilisation des phylogénies pour contrôler ces phénomènes d’inertie ou de contraintes phylogénétiques dans les réponses des organismes à leur environnement. Dans un premier temps, je me suis attaché à développer des approches permettant de reconstruire l’histoire évolutive de caractères ou d’étudier leurs réponses physiologiques. Plus récemment, nous avons développé un modèle biologique original permettant d’étudier les modifications écologiques et évolutives induites par un changement drastique des conditions environnementales. L’établissement de ce cadre de référence nous a permis d’étudier l’impact du changement climatique majeur sur les taux de spéciation. Forts de ce cadre, il nous est maintenant possible d’aborder des questions de macro-écologie, de biologie évolutive, de génomique évolutive ou encore de stœchiogénomique ayant toutes en commun la nécessité de reconnaître les parts relatives des processus neutres et adaptatifs.
Collaborations nationales et internationales :Federic Quillévere (Université Lyon 1)Laurent Duret (Université Lyon 1)Emmanuel Douzery (Université de Montpellier)Ludovic Orlando (Copenhagen University)Snebjorn Palsson (University of Iceland)Cene Fisher (University of Ljubljana)Jean Francois Flot (Université Libre de Bruxelles)Raphael Morad (University of Bremen) - Globalement mon activité pédagogique relève d’enseignements en Ecologie et Science de l’évolution et s’organise principalement autour de trois types d’action :
Enseignement présentiel : des sciences de l’évolution à l’écologie moléculaire. Dans les cadres de ces enseignements dits « classiques », j’enseigne actuellement et principalement dans le cadre de la formation en science de l’évolution et en écologie moléculaire.
Concernant les sciences de l’évolution, j’ai tout d’abord mis en place et dirigé entre 2004 et 2011 une UE optionnelle de Licence 3 - Biologie des Organismes et des Populations - intitulée Evolution et phylogénèse. L’objectif en était de dispenser un socle de connaissances indispensables en science de l’évolution et de fournir des compétences pratiques en reconstruction phylogénétique. Depuis 2012 cette UE a elle même évolué en une UE obligatoire intitulée Evolution. Cette UE vise à faire la synthèse des thématiques relevant des sciences de l’évolution qui leur sont enseignées transversalement dans de nombreuses UE de leur parcours. J’assure la responsabilité de cette UE depuis 2012 et j’’anime une équipe pluridisciplinaire alliant des paléontologues à des génomiciens en passant par des zoologistes, des écologues et des biologistes du développement.
Concernant l’enseignement de l’écologie moléculaire, j’interviens principalement dans le cadre d’une UE de Licence 3 de l’Université de Lyon 1 et d’une UE de Master 1 de l’ENS Lyon et de l’Université de Lyon 1. L’objectif de ces enseignements est de faire le pont entre l’enseignement des mécanismes et techniques de biologie moléculaire et les questions biologiques qui peuvent être abordées grâce à ces marqueurs. Le principal challenge de cet enseignement est de démontrer la pertinence de ces outils à un public plus enclin à considérer des organismes in toto.
Enseignement par (et pour) la recherche. La force du système universitaire est d’établir un lien étroit entre recherche et enseignement. Les stages constituant une opportunité unique pour les étudiants de donner un sens tangible à leur études, je me suis largement investi dans l’accueil d’étudiants. Concrètement, cela m’a donné l’occasion d’encadrer 5 étudiants de L3, 7 étudiants de M1, 11 étudiants de M2, 7 doctorants et d’accueillir pour des durées de quelques semaines à plusieurs mois 5 doctorants français ou étrangers. Dans ce domaine, j’ai également pris la responsabilité de l’UE stage pour les étudiants de Master 1 Ecologie.
Toujours dans ce cadre de l’enseignement par et pour la recherche je co-anime la création une UE intitulée Trends in ecological research (Cohabilitation ENS Lyon –UCBL) visant à développer un enseignement de haut niveau réalisé par des leaders scientifiques internationaux autour des points chauds de la recherche en écologie
Savoir pour tous. La diffusion du savoir depuis les laboratoires vers le grand public est également une des missions importantes de notre fonction d’enseignant-chercheur. C’est pourquoi je me suis investi dans la diffusion de notre activité de recherche dans le cadre de modules de l’Université Ouverte et de l’Université Tout Age. Ces deux structures étant respectivement les vitrines de l’enseignement grand public de l’Université Lyon 1 et de l’Université de Lyon 2. - Sous Presse Alonso, L., Pommier, P., Simon, L., Maucourt, F., Doré, J., Dubost, A., Van, V.T., Valiente Minard, G., Douady, C.J., Moënne-Loccoz, Y., 2022 - Microbiome analysis in Lascaux Cave in relation to black stain alterations of rock surfaces and collembola. 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1. Montgelard C, Bentz S, Douady C, Lauquin J, Catzeflis FM. 2001. Molecular phylogeny of the sciurognath rodent families Gliridae, Anomaluridae and Pedetidae - Morphological and paleontological implications. In: Deny C, Granjon L, Poulet A editors. African Small Mammals, pp. 293-307. IRD, Paris.
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8. Douady CJ et DuBow M. 2015. Biodiversité sous pression (cord.). in Empreinte du vivant. Joly D, Faure D, Salamitou S. (dir.) Cherche midi, 132-149.
Résumés et actes de congrès :
1. Irlbeck D, Stanhope MJ, Douady C, Amrine HM, Melby T, McClernon DR, Lanier ER. 2002. Phylogenetic analysis of HIV-1 from an AIDS dementia patient suggests compartmentalized evolution in the mid frontal gyrus of the brain. Antiviral Therapy 7: 65. (résumé).
2. Gibert J, Brancelj A, Camacho A, Castellarini F, De Broyer C, Deharveng L, Dole-Olivier M-J, Douady CJ, Galassi DMP, Malard F, Martin P, Michel G, Sket B, Stoch F, Trontelj P, Valdecasas AG. 2005 Protocols for the ASsessment and Conservation of Aquatic Life in the Subsurface (PASCALIS): overview and main results in World Subterranean Biodiversity. Lyon, France (Proceedings).
3. Lefébure T, Douady CJ, Gouy M, Trontelj P, Briolay J, Gibert J. 2005. Phylogeography and taxonomic status of Niphargus virei (subterranean amphipod). in World Subterranean Biodiversity. Lyon, France (Proceedings)
4. Douady CJ. 2007. Apport des approches moléculaires à la délimitation d'espèces. Bulletin de la Société Zoologique de France 132(4): 281-292.
Articles de Vulgarisation et divers :
1. Lefébure T, Douady CJ, Gibert J. 2005. La phylogénie moléculaire de l'amphipode souterrain Niphargus virei nous révèle une histoire bien cachée. Echokarst 60: 6-7.
2. Malard F, Lefébure T, Issartel J, Douady C, Lazzarotto J, Vodinh J. 2006. De l'influence des glaciations du Quaternaire sur les populations d´organismes aquatiques souterrains. Nature et Patrimoine en Pays de Savoie 18: 26-29.
3. Duret L, Aigle M, Biemont C, Douady C, Escarguel G, Guinet D, Mazin J-M. 2007 Evolution. Les carnets scientifiques. Université Claude Bernard Lyon 1.
4. Douady CJ, Malard F. 2014. De l’approche naturaliste à la compréhention des mécanismes contrôlant la biodiversité : l’exemple des Aselloides. In Jura Patrimoine, les passion de Robert Le Pennec. 87-96.
5. Malard F, Henry JP, Douady CJ. 2014. The scientific contribution of Guy Magniez (1935-2014). Subterranean Biology 13: 55–64
