COEVOL Coévolution Multi-Echelles
Equipe Génétique et Evolution des Interactions
Charlat Sylvain
Chargé de recherche
CNRS
Qui sommes-je? Qui suis-nous?
Ces formules énigmatiques, empruntées à mon collègue et ami Fabrice Vavre, traversent l’essentiel de mes travaux.
Qui sommes-je? Qui suis-nous?
Ces formules énigmatiques, empruntées à mon collègue et ami Fabrice Vavre, traversent l’essentiel de mes travaux.
- Qui sommes-je ? Quelle multitude de gènes, cellules, partenaires symbiotiques, compose les « individus » biologiques ? Et dans quelle mesure ces différents degrés d’organisation constituent eux aussi des individus, c’est-à-dire des niveaux de sélection opérant, porteurs d’adaptations qui leur sont propres, potentiellement délétères aux autres échelles ?
- Qui suis-nous ? Dans quelle mesure le collectif, de la fourmilière à l’écosystème, devrait-il lui aussi être perçu comme individu en devenir ?
Au gré des collaborations, ces questionnements ont donné lieu à divers projets de recherche, brièvement décrits ci-dessous. Les relations symbiotiques, abordées notamment par des approches de génomique évolutive chez les arthropodes, y occupent une place prépondérante, au côté de la modélisation, la didactique et l’épistémologie.
Pour échanger sur ces sujets, ou connaître d’éventuelles opportunités de nous rejoindre, n’hésitez pas à me contacter.
AU FIL DE L'EAU...
L’individu, souvent, nous saute aux yeux : vous et moi, mon chat, cet oiseau qui passe...
- Mais l’évidence, parfois, se dérobe. Ce champignon, ou son corps sous-terrain ? Ce peuplier, ou tous ses clones, cette forêt tout entière ? Cette bactérie, ou ce biofilm ? Cette fourmi stérile, ce petit organe à six pattes, ou sa fourmilière ? Ce puceron, et ce symbiote intracellulaire, ou la nouvelle unité qu’ils composent ? Vous et moi, ou ces éléments hétéroclites, et pour la plupart égoïstes, qui constituent nos génomes ? Ou nos innombrables cellules, et la ménagerie de notre microbiote ?
- À la lumière de la symbiose, du conflit et de la coopération, l’histoire du vivant devient une histoire d’associations et de dissociations, une histoire de changements d’échelles. Les cellules s’assemblent pour former des organismes multicellulaires, où l’hérédité est réglée à la baguette par les strictes lois de Mendel, mais les occasions de s’y dérober ne manquent pas. De nouvelles échelles émergent, par association, sans que les échelles antérieures ne disparaissent tout à fait. De nouveaux « niveaux de sélection » prennent le contrôle, de nouveaux « individus » émergent, mais la reproduction sexuée ou le transfert horizontal sont autant d’occasions pour les éléments qui les composent d’exister encore « pour eux-mêmes », de constituer eux aussi des niveaux de sélection efficaces, et à ce titre, des échelles de description pertinentes pour « comprendre » le vivant, pour révéler, derrière les structures, des fonctions.
- Mes travaux de recherche s’inscrivent dans cette perspective, dans ces questionnements. Ils apportent parfois des bribes de réponses mais consistent essentiellement (je le constate à travers ce manuscrit) à questionner les questions elles-mêmes, à les inspecter sous tous les angles. Ils portent sur la symbiose, sur Wolbachia, dont les stratégies d’invasion égoïstes défient l’ima- gination, même si ces bactéries intracellulaires sont parfois essentielles, si elles peuvent deve- nir de leur hôte le « meilleur ennemi ». Ils portent sur le transfert horizontal, cette transmission de matériel génétique entre différentes lignées évolutives, notamment entre différentes es- pèces d’insectes, des papillons et leur parasitoïdes, ces prédateurs de l’intérieur, ces Aliens. Mes travaux portent aussi sur la nature de l’hérédité, sur les possibles limitations d’un modèle, celui de la génétique, dont la puissance explicative pourrait masquer d’autres formes d’héré- dité, peut-être trop instables pour peser lourd dans l’évolution, mais peut-être pas. Enfin, mes travaux portent sur une hypothèse, celle d’une évolution biologique qui dépasserait ses fron- tières, d’une sélection naturelle qui pourrait être à l’œuvre en dehors du vivant que nous con- naissons, dans d’autres systèmes physiques ou chimiques, à d’autres échelles temporelles ou spatiales, en d’autres lieux, ou peut-être ici même... mais serions-nous seulement capables de les reconnaître ? Pour l’heure, cette exploration se heurte à un obstacle, un problème de poule et d’œuf où le concept d’individu se fait à nouveau central : sans individus, pas de variation héritable, pas de sélection naturelle, pas d’évolution ; mais sans évolution, pas d’adaptations, pas de « parties fonctionnelles d’un tout », pas d’unités de sélection, pas d’individus... Quelle forme pourrait prendre une (méta)théorie de l’évolution qui échapperait à ce paradoxe, une théorie évolutive « de l’évolution elle-même », qui traverserait la biologie et la physique, en expliquant, sans s’y référer, l’émergence de l’individu ?
Pour plus d'informations:
THÈMES DE RECHERCHE
Nous cherchons à tester l’hypothèse selon laquelle les parasitoïdes, notamment via des virus domestiqués, constitueraient des vecteurs prépondérants de transferts horizontaux.
De toutes les lignées de bactéries symbiotiques, Wolbachia est sans doute à la fois la plus abondante et la plus diverse en termes d’implications évolutives. Sa transmission verticale maternelle l’a menée vers des stratégies d’invasion très particulières, souvent bénéfiques aux femelles (plus précisément, à la lignée cytoplasmique, transmise par les femelles) et au contraire délétères pour les mâles.
Wolbachia a toujours occupé une place centrale dans nos travaux, notamment concernant sa dynamique épidémiologique, à l’échelle des communautés d’arthropodes, ses conséquences évolutives, et l’architecture génétique de l’incompatibilité cytoplasmique.
Pour plus d'informations:
- La publication de Beckmann et al, une analyse des différents modèles explicatifs de l'incompatibilité cytoplasmique
- Les publications de Cariou et al (2017, 2020) au sujet des conséquences de Wolbachia sur l'évolution du génome mitochondrial
- La publication de Bailly-Bechet et al portant sur la dynamique de Wolbachia à l'échelle des communautés
Aussi puissante soit la génétique pour expliquer l’évolution, quelle pourrait être la contribution des autres modes d’hérédité aux déplacements des populations dans un paysage adaptatif ?
L’enseignement de la biologie évolutive est réputé difficile. Au-delà des raisons idéologiques, ces difficultés sont révélatrices d’un difficile rapport à l’incertitude dans l’enseignement des sciences, qu’il convient de questionner.
Pour plus d'informations:
- Les publications de Paulin et al (2018, 2019, 2020) sur ce sujet
- Un billet dans le "café pédagogique"
Si, dans une perspective évolutive, l’individu est conçu, de manière récursive, comme fruit d’une association d’individus d’échelle inférieure, comment a émergé la plus petite échelle, la première ?
Quelles ont été les premières unités de sélection, les premières étincelles de vie ? Comment définir et décrire leurs propriétés, en conjuguant nécessairement des concepts biologiques et physico-chimiques ? Où commence l’individualité, et avec elle l’évolution par sélection naturelle ? Dans l’hypothèse hasardeuse où de telles unités de sélection pourraient exister en dehors du vivant, dans d’autres systèmes physico-chimiques, comment les reconnaître ?
Publications
Affichage des publications 1 à 30 sur 80 au total
Phylogenetic relatedness rather than aquatic habitat fosters horizontal transfer of transposable elements in animals
Pré-publication
voir la publicationEndoparasitoid lifestyle promotes endogenization and domestication of dsDNA viruses
eLife . 12 : e85993
DOI: 10.7554/eLife.85993
Article dans une revue
voir la publicationFrom Wolbachia genomics to phenotype: molecular models of cytoplasmic incompatibility must account for the multiplicity of compatibility types
Current Opinion in Insect Science . 49 : 78-84
Article dans une revue
voir la publicationNatural Selection beyond Life? A Workshop Report
Life . 11 ( 10 ) : 1051
DOI: 10.3390/life11101051
Article dans une revue
voir la publicationHow consistent is RAD‐seq divergence with DNA‐barcode based clustering in insects?
Molecular Ecology Resources . 20 ( 5 ) : 1294-1298
Article dans une revue
voir la publicationWolbachia host shifts: routes, mechanisms, constraints and evolutionary consequences
Biological Reviews .
DOI: 10.1111/brv.12663
Article dans une revue
voir la publicationL’épistémologie des sciences biologiques et géologiques : une occasion d’enseigner l’incertitude ?
Raisons éducatives . N°24
Article dans une revue
voir la publicationSome evolutionary insights into an accidental homing endonuclease passage from mitochondria to the nucleus
Peer Community In Evolutionary Biology . : 100101
Autre publication
voir la publicationGlobal survey of mobile DNA horizontal transfer in arthropods reveals Lepidoptera as a prime hotspot
PLoS Genetics . 15 ( 2 ) : e1007965
Article dans une revue
voir la publicationL'enseignement de l'évolution : redonner une place à l'épistémologie des sciences historiques
RDST - Recherches en didactique des sciences et des technologies .
Article dans une revue
voir la publication(In)exhaustible Suppliers for Evolution? Epistatic Selection Tunes the Adaptive Potential of Nongenetic Inheritance
The American Naturalist . 194 ( 4 ) : 470-481
DOI: 10.1086/704772
Article dans une revue
voir la publicationCaution Does Not Preclude Predictive and Testable Models of Cytoplasmic Incompatibility: A Reply to Shropshire et al.
Trends in Genetics . 35 ( 6 ) : 399-400
Article dans une revue
voir la publicationCategorization of species as native or nonnative using DNA sequence signatures without a complete reference library
Ecological Applications . 29
DOI: 10.1002/eap.1914
Article dans une revue
voir la publicationThe Toxin–Antidote Model of Cytoplasmic Incompatibility: Genetics and Evolutionary Implications
Trends in Genetics . 35 ( 3 ) : 175-185
Article dans une revue
voir la publicationWidespread Wolbachia infection in an insular radiation of damselflies (odonata, coenagrionidae)
Scientific Reports .
Article dans une revue
voir la publicationFlower flies (Diptera, Syrphidae) of French Polynesia, with the description of two new species
European Journal of Taxonomy . ( 448 ) : 1-37
DOI: 10.5852/ejt.2018.448
Article dans une revue
voir la publicationBack and forth Wolbachia transfers reveal efficient strains to control spotted wing drosophila populations
Journal of Applied Ecology . 55 ( 5 ) : 2408-2418
Article dans une revue
voir la publicationComparing 16S rDNA amplicon sequencing and hybridization capture for pea aphid microbiota diversity analysis
BMC Research Notes . 11 ( 1 ) : 461
Article dans une revue
voir la publicationLes sciences historiques : un impensé épistémologique dans l'enseignement de l'évolution
Recherches en éducation .
Article dans une revue
voir la publicationThe global impact of Wolbachia on mitochondrial diversity and evolution
Journal of Evolutionary Biology . 30 ( 12 ) : 2204-2210
DOI: 10.1111/jeb.13186
Article dans une revue
voir la publicationA newly evolved W(olbachia) sex chromosome in pillbug!
Peer Community In Evolutionary Biology .
Article dans une revue
voir la publicationA DNA barcode-based survey of terrestrial arthropods in the Society Islands of French Polynesia: host diversity within the SymbioCode Project
European Journal of Taxonomy . 272 : 1-13
DOI: 10.5852/ejt.2017.272
Article dans une revue
voir la publicationAdaptation-adaptabilité : comprendre la réponse adaptative avec pour objectif de la prédire
Prospectives de l’Institut Ecologie et environnement du CNRS : compte-rendu des journées des 22, 23 et 24 février 2017, CNRS, Bordeaux, CNRS . : 127-141
Chapitre d'ouvrage
voir la publicationHow Long Does Wolbachia Remain on Board?
Molecular Biology and Evolution . 34 ( 5 ) : 1183 - 1193
Article dans une revue
voir la publicationHow and how much does RAD-seq bias genetic diversity estimates?
BMC Evolutionary Biology . 16 : 240
Article dans une revue
voir la publicationThe Aculeata of French Polynesia. III. Sphecidae, with the record of three new species for the Society Islands (Hymenoptera)
Bulletin de la Société Entomologique de France . 120 ( 2 ) : 157-163
Article dans une revue
voir la publicationWolbachia Divergence and the Evolution of Cytoplasmic Incompatibility in Culex pipiens
PLoS ONE . 9 ( 1 ) : e87336
Article dans une revue
voir la publicationThe Evolution of Sex Ratio Distorter Suppression Affects a 25 cM Genomic Region in the Butterfly Hypolimnas bolina
PLoS Genetics . 10 ( 12 ) : e1004822
Article dans une revue
voir la publication