Divergence et flux de gènes au sein du complexe d’espèces Xanthomonas axonopodis : histoires neutres et adaptatives

Karine Durand (1, 2)

1 EPHE - École Pratique des Hautes Études
2 IRHS - Institut de Recherche en Horticulture et Semences

La compréhension des mécanismes d’évolution permettant la différenciation et la spéciation des bactéries est cruciale pour estimer le potentiel évolutif des agents pathogènes et permettre la prévention des nouvelles maladies des plantes. L’espèce bactérienne est à l’heure actuelle définie sur la base de similarité/dissemblance gé- nomique. Cependant, cette approche ne nous renseigne en rien sur les mécanismes évolutifs conduisant à la divergence génétique et génomique sur laquelle est basée la notion d’espèce bactérienne. Dans ce travail, nous avons étudié les processus gouvernant la divergence génétique au sein du complexe d’espèces Xanthomonas axonopodis qui regroupe des souches responsables de maladies sur des cultures d’importance socio-économique majeure. L’étude de 73 génomes représentatifs de ce complexe a révélé une structuration en cinq groupes. La structuration de ce complexe n’étant pas liée à la géographie ou à l’hôte, nous avons étudié le rôle que peuvent avoir les flux de gènes dans la divergence et montré que l’impact de la recombinaison sur le polymorphisme était équivalent à celui de la mutation. Nous avons de plus noté une prépondérance de la recombinaison sur les branches précédant les événements de divergence en groupes. Une analyse de génomique des populations et des scénarios de divergence ont montré que les flux de gènes étaient plus faibles entre des groupes ayant divergé récemment qu’entre des groupes plus distants. L’absence de corrélation entre la distance génétique et le flux de gènes serait indicatrice de la présence de barrières génétiques ou écologiques entre ces populations. Le flux de gènes entre groupes distants serait imputable à du contact secondaire. Dans un deuxième temps il a été montré que la structuration du com- plexe basée sur la matrice de présence-absence des gènes du génome accessoire était différente de celle basée sur le core génome, traduisant l’impact du transfert horizontal de gènes (HGT). Nous avons pu identifier que le partage d’une même niche écologique était une condition nécessaire au HGT mais non suffisante. L’in- férence des gains et des pertes de gènes pendant l’histoire évolutive suggère une intensification récente en accord avec les scénarios de divergence suivie de contacts secondaires inférés entre certains groupes. L’évolution des pratiques agricoles et la mondialisation pourraient être responsables de ces contacts secondaires. Le gain d’un cluster de gènes codant pour la biosynthèse des lipopolysaccharides avant la diversification du groupe 9.5 pourrait être impliqué dans la divergence de ce groupe. Les résultats présentés montrent que la divergence de ces groupes peut être due à l’accumulation de mutations, à la diminution de la recombinaison ho- mologue suite à la présence de barrières plutôt qu’à la distance génétique, ou à l’acquisition de gènes qui pourraient favoriser l’isolement écologique de certains groupes

Mots clés: Xanthomonas; flux de gènes; recombinaison; spéciation; contacts secondaires; inférences démographiques; adaptation; Transfert Horizontal de Gènes.

Domaines: Génétique des populations [q-bio.PE]; Bio-Informatique, Biologie Systémique [q-bio.QM]

Karine Durand. Divergence et flux de gènes au sein du complexe d’espèces Xanthomonas axonopodis : histoires neutres et adaptatives. Génétique des populations [q-bio.PE]. 2017. ⟨hal-01666485⟩