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
- 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)
