Origins and functional evolution of Y chromosomes across mammals.

Y chromosomes underlie sex determination in mammals, but their repeat-rich nature has hampered sequencing and associated evolutionary studies. Here we trace Y evolution across 15 representative mammals on the basis of high-throughput genome and transcriptome sequencing. We uncover three independent sex chromosome originations in mammals and birds (the outgroup). The original placental and marsupial (therian) Y, containing the sex-determining gene SRY, emerged in the therian ancestor approximately 180 million years ago, in parallel with the first of five monotreme Y chromosomes, carrying the probable sex-determining gene AMH. The avian W chromosome arose approximately 140 million years ago in the bird ancestor. The small Y/W gene repertoires, enriched in regulatory functions, were rapidly defined following stratification (recombination arrest) and erosion events and have remained considerably stable. Despite expression decreases in therians, Y/W genes show notable conservation of proto-sex chromosome expression patterns, although various Y genes evolved testis-specificities through differential regulatory decay. Thus, although some genes evolved novel functions through spatial/temporal expression shifts, most Y genes probably endured, at least initially, because of dosage constraints.

The genomic impact of 100 million years of social evolution in seven ant species.

Ants (Hymenoptera, Formicidae) represent one of the most successful eusocial taxa in terms of both their geographic distribution and species number. The publication of seven ant genomes within the past year was a quantum leap for socio- and ant genomics. The diversity of social organization in ants makes them excellent model organisms to study the evolution of social systems. Comparing the ant genomes with those of the honeybee, a lineage that evolved eusociality independently from ants, and solitary insects suggests that there are significant differences in key aspects of genome organization between social and solitary insects, as well as among ant species. Altogether, these seven ant genomes open exciting new research avenues and opportunities for understanding the genetic basis and regulation of social species, and adaptive complex systems in general.

Evolutionary patterns of MHC class II B in owls and their implications for the understanding of avian MHC evolution

Owing to its special mode of evolution and central role in the adaptive immune system, the major histocompatibility complex (MHC) has become the focus of diverse disciplines such as immunology, evolutionary ecology, and molecular evolution. MHC evolution has been studied extensively in diverse vertebrate lineages over the last few decades, and it has been suggested that birds differ from the established mammalian norm. Mammalian MHC genes evolve independently, and duplication history (i.e., orthology) can usually be traced back within lineages. In birds, this has been observed in only 3 pairs of closely related species. Here we report strong evidence for the persistence of orthology of MHC genes throughout an entire avian order. Phylogenetic reconstructions of MHC class II B genes in 14 species of owls trace back orthology over tens of thousands of years in exon 3. Moreover, exon 2 sequences from several species show closer relationships than sequences within species, resembling transspecies evolution typically observed in mammals. Thus, although previous studies suggested that long-term evolutionary dynamics of the avian MHC was characterized by high rates of concerted evolution, resulting in rapid masking of orthology, our results question the generality of this conclusion. The owl MHC thus opens new perspectives for a more comprehensive understanding of avian MHC evolution.

Biogeochemical evolution of a marine shore tailings deposit during bioremediation

Summary : Mining activities produce enormous amounts of waste material known as tailings which are composed of fine to medium size particles. These tailings often contain sulfides, which oxidation can lead to acid and metal contamination of water; therefore they need to be remediated. In this work a tailings bioremediation approach was investigated by an interdisciplinary study including geochemistry, mineralogy and microbiology. The aim of the work was to study the effect of the implementation of wetland above oxidizing tailings on the hydrogeology and the biogeochemical element cycles, and to assess the system evolution over time. To reach these goals, biogeochemical processes occurring in a marine shore tailings deposit were investigated. The studied tailings deposit is located at the Bahìa de Ite, Pacific Ocean, southern Peru, where between 1940 and 1996 the tailings were discharged from the two porphyry copper mines Cuajone and Toquepala. After the end of deposition, a remediation approach was initiated in 1997 with a wetland implementation above the oxidizing tailings. Around 90% of the tailings deposits (total 16 km2) were thus remediated, except the central delta area and some areas close to the shoreline. The multi-stable isotope study showed that the tailings were saturated with fresh water in spite of the marine setting, due to the high hydraulic gradient resulting from the wetland implementation. Submarine groundwater discharge (SGD) was the major source of SO4 2-, C1-, Na+, Fe2+, and Mn2+ input into the tailings at the original shelf-seawater interface. The geochemical study (aquatic geochemistry and X-Ray diffraction (XRD) and sequential extractions from the solid fraction) showed that iron and sulfur oxidation were the main processes in the non-remediated tailings, which showed a top a low-pH oxidation zone with strong accumulation of efflorescent salts at the surface due to capillary upward transport of heavy metals (Fe, Cu, Zn, Mn, Cd, Co, and Ni) in the arid climate. The study showed also that the implementation of the wetland resulted in very low concentrations of heavy metals in solution (mainly under the detection limit) due to the near neutral pH and more reducing conditions (100-150 mV). The heavy metals, which were taken from solution, precipitated as hydroxides and sulfides or were bound to organic matter. The bacterial community composition analysis by Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) and cloning and sequencing of 16S rRNA genes combined with a detailed statistical analysis revealed a high correlation between the bacterial distribution and the geochemical variables. Acidophilic autotrophic oxidizing bacteria were dominating the oxidizing tailings, whereas neutrophilic and heterotrophic reducing bacteria were driving the biogeochemical processes in the remediated tailings below the wetland. At the subsurface of the remediated tailings, an iron cycling was highlighted with oxidation and reduction processes due to micro-aerophilic niches provided by the plant rhizosphere in this overall reducing environment. The in situ bioremediation experiment showed that the main parameter to take into account for the effectiveness was the water table and chemistry which controls the system. The constructed remediation cells were more efficient and rapid in metal removal when saturation conditions were available. This study showed that the bioremediation by wetland implementation could be an effective and rapid treatment for some sulfidic mine tailings deposits. However, the water saturation of the tailings has to be managed on a long-term basis in order to guarantee stability. Résumé : L'activité minière produit d'énormes quantités de déchets géologiques connus sous le nom de « tailings » composées de particules de taille fine à moyenne. Ces déchets contiennent souvent des sulfures dont l'oxydation conduit à la formation d'effluents acides contaminés en métaux, d'où la nécessité d'effectuer une remédiation des sites de stockage concernés. Le but de ce travail est dans un premier temps d'étudier l'effet de la bio-remédiation d'un dépôt de tailings oxydés sur l'hydrogéologie du système et les cycles biogéochimiques des éléments et en second lieu, d'évaluer l'évolution du processus de remédiation dans le temps. Le site étudié dans ce travail est situé dans la Bahía de Ite, au sud du Pérou, au bord de l'Océan Pacifique. Les déchets miniers en question sont déposés dans un environnement marin. De 1940 à 1996, les déchets de deux mines de porphyre cuprifère - Cuajone et Toquepala - ont été acheminés sur le site via la rivière Locumba. En 1997, une première remédiation a été initiée avec la construction d'une zone humide sur les tailings. Depuis, environ 90% de la surface du dépôt (16 km2) a été traité, les parties restantes étant la zone centrale du delta du Locumba et certaines zones proches de la plage. Malgré la proximité de l'océan, les études isotopiques menées dans le cadre de ce travail ont montré que les tailings étaient saturés en eau douce. Cette saturation est due à la pression hydraulique résultant de la mise en place des zones humides. Un écoulement d'eau souterrain sous-marin a été à détecté à l'interface entre les résidus et l'ancien fond marin. En raison de la géologie locale, il constitue une source d'entrée de SO4 2-, Cl-, Na+, FeZ+, et Mn2+ dans le système. L'analyse de la géochimie aquatique, la Diffraction aux Rayons X (XRD) et l'extraction séquentielle ont montré que l'oxydation du fer et .des sulfures est le principal processus se produisant dans les déchets non remédiés. Ceci a entraîné le développement d'une zone d'oxydation à pH bas induisant une forte accumulation des sels efflorescents, conséquence de la migration capillaire des métaux lourds (Fe, Cu, Zn, Mn, Cd, Co et Ni) de la solution vers la surface dans ce climat aride. Cette étude a montré également que la construction de la zone humide a eu comme résultats une précipitation des métaux dans des phases minérales en raison du pH neutre et des conditions réductrices (100-150mV). Les métaux lourds ont précipité sous la forme d'hydroxydes et de sulfures ou sont adsorbés à la matière organique. L'analyse de la composition de la communauté bactérienne à l'aide la technique T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) et par le clonage/séquençage des gènes de l'ARNr 16S a été combinée à une statistique détaillée. Cette dernière a révélé une forte corrélation entre la distribution de bactéries spécifiques et la géochimie : Les bactéries autotrophes acidophiles dominent dans les déchets oxydés non remédiés, tandis que des bactéries hétérotrophes neutrophiles ont mené les processus microbiens dans les déchets remédiés sous la zone humide. Sous la surface de la zone humide, nos analyses ont également mis en évidence un cycle du fer par des processus d'oxydoréduction rendus possibles par la présence de niches micro-aérées par la rhizosphère dans cet environnement réducteur. L'expérience de bio-remédiation in situ a montré que les paramètres clés qui contrôlent l'efficacité du traitement sont le niveau de la nappe aquifère et la chimie de l'eau. Les cellules de remédiation se sont montrées plus efficaces et plus rapides lorsque le système a pu être saturé en eau. Finalement, cette étude a montré que la bio-remédiation de déchets miniers par la construction de zones humides est un moyen de traitement efficace, rapide et peu coûteux. Cependant, la saturation en eau du système doit être gérée sur le long terme afin de garantir la stabilité de l'ensemble du système.

The evolution of XY recombination: sexually antagonistic selection versus deleterious mutation load.

Recombination arrest between X and Y chromosomes, driven by sexually antagonistic genes, is expected to induce their progressive differentiation. However, in contrast to birds and mammals (which display the predicted pattern), most cold-blooded vertebrates have homomorphic sex chromosomes. Two main hypotheses have been proposed to account for this, namely high turnover rates of sex-determining systems and occasional XY recombination. Using individual-based simulations, we formalize the evolution of XY recombination (here mediated by sex reversal; the "fountain-of-youth" model) under the contrasting forces of sexually antagonistic selection and deleterious mutations. The shift between the domains of elimination and accumulation occurs at much lower selection coefficients for the Y than for the X. In the absence of dosage compensation, mildly deleterious mutations accumulating on the Y depress male fitness, thereby providing incentives for XY recombination. Under our settings, this occurs via "demasculinization" of the Y, allowing recombination in XY (sex-reversed) females. As we also show, this generates a conflict with the X, which coevolves to oppose sex reversal. The resulting rare events of XY sex reversal are enough to purge the Y from its load of deleterious mutations. Our results support the "fountain of youth" as a plausible mechanism to account for the maintenance of sex-chromosome homomorphy.

Splicing and the evolution of proteins in mammals.

It is often supposed that a protein's rate of evolution and its amino acid content are determined by the function and anatomy of the protein. Here we examine an alternative possibility, namely that the requirement to specify in the unprocessed RNA, in the vicinity of intron-exon boundaries, information necessary for removal of introns (e.g., exonic splice enhancers) affects both amino acid usage and rates of protein evolution. We find that the majority of amino acids show skewed usage near intron-exon boundaries, and that differences in the trends for the 2-fold and 4-fold blocks of both arginine and leucine show this to be owing to effects mediated at the nucleotide level. More specifically, there is a robust relationship between the extent to which an amino acid is preferred/avoided near boundaries and its enrichment/paucity in splice enhancers. As might then be expected, the rate of evolution is lowest near intron-exon boundaries, at least in part owing to splice enhancers, such that domains flanking intron-exon junctions evolve on average at under half the rate of exon centres from the same gene. In contrast, the rate of evolution of intronless retrogenes is highest near the domains where intron-exon junctions previously resided. The proportion of sequence near intron-exon boundaries is one of the stronger predictors of a protein's rate of evolution in mammals yet described. We conclude that after intron insertion selection favours modification of amino acid content near intron-exon junctions, so as to enable efficient intron removal, these changes then being subject to strong purifying selection even if nonoptimal for protein function. Thus there exists a strong force operating on protein evolution in mammals that is not explained directly in terms of the biology of the protein.

Evolution du degré d'activité de la maladie à l'introduction et après 1 an de traitement biologique chez les patients souffrant de polyarthrite rhumatoïde en Suisse

Introduction. - En Suisse, la prescription de produits biologiqueschez les patients souffrant de polyarthrite rhumatoïde (PR) n'est nilimitée à des centres hospitaliers de rhumatologie, ni soumise à desdirectives strictes éditées par les autorités sanitaires sur le type oule nombre de traitements de fond préalables. La notion d'échec auxtraitements de fond n'est pas non plus précisément définie, et enparticulier l'activité de la maladie ne doit pas répondre à des critèresstricts, notamment en terme de valeurs de DAS, et ce contrairementà de nombreux autres pays où l'impact de ces restrictions aété publié récemment (1, 2).Le registre SCQM peut être considéré comme un bon reflet de lapopulation suisse avec PR, aussi bien pour la population suivie pardes centres hospitaliers que par les practiciens en cabinet privé, eton estime qu'environ 30 % des patients avec PR recevant des traitementsbiologiques en Suisse sont inclus dans ce registre.L'objectif primaire de cette étude est de comparer les caractéristiquesdes patients de notre registre à l'initiation et après un an de traitementbiologique avec celles de registres du même type dans des pays avecun accès plus restreint aux traitements biologiques. Les objectifssecondaires sont de comparer les patients traités en milieu hospitalieret ceux pris en charge en cabinet privé, et aussi d'examiner s'il existedes tendances temporelles (avant et après 2005).Patients et Méthodes. - Les données sont extraites du registre suissede PR (SCQM) qui comprend 4 500 patients inclus entre 1997 et2011. 2 715 patients bénéficient d'un traitement biologique, dont2 427 avec des données à l'introduction du traitement : DAS28/VS,DAS28/CRP, HAQ, durée de la maladie, nbre de tttt préalables, comorbidités,etc. Les principales données démographiques sont : âgemoyen 55 ans, 77 % de femmes 72 % FR+, médecins prescripteurs :62 % en cabinet, 21 % en centre hospitaliers et 16 % en centres universitaires.Nous avons calculés les moyennes (+/- écart type) pourdifférents paramètres de l'activité de la maladie.Résultats. - La moyenne du DAS28/VS à l'introduction du traitement(4,4 +/- 1,3) est nettement inférieur aux valeurs publiées pard'autres registres européens ou canadien (5,3 < > 6,6 ; 1,2). Il en ende même pour le HAQ (1 versus 1,4). Les biologiques sont introduitsaprès en moyenne 1,1 +/- 1 DMARD préalable contre > 3 en Suède,au Danemark ou au Canada.Les caractéristiques démographiques, le degré d'activité et les traitementsprodigués sont similaires entre les patients traités encabinet privé ou en milieu hospitalier, hormis pour une proportionmoindre de traitements iv en cabinet (20 % versus 40 %). Après2005, les traitements biologiques sont introduits beaucoup plusprécocemment, avec une durée médiane de maladie avant l'introductionde thérapies biologiques diminuant de 96 à 51 mois. Onnote également une répartition entre les divers produits biologiquesqui se diversifie. Même si les traitements sont introduits à undegré d'activité similaire (DAS28/VS moyen à 4,4 +/- 1,3) onobserve de meilleurs résultats à 1 an avec un DAS moyen à 1 an :3,5 +/- 1,4 avant 2005 contre 3,1 +/- 1,3 après 2005 (p = 0.0001).Conclusion. - Les données du registre suisse des PR (SCQM) suggèrentque, en l'absence de critères restrictifs d'accès aux traitements biologiques,ceux-ci sont prescrits à des scores d'activité de la maladie(DAS et HAQ) inférieurs, et plus précocemement en terme de nombrede DMARD préalables. Cette tendance se confirme dans le temps, etse retrouve aussi bien en milieu hospitalier qu'en cabinet.En terme de résultats, après 2005, plus de 50 % des patients atteignentun bas degré d'activité de la maladie en terme de DAS aprèsun an de traitement, chiffre qui semble justifier ce type de systèmepeu restrictif favorisant certainement une approche thérapeutiqueplus proche des nouveaux paragidmes de traitement avec une stratégiede type « treat to target ».Références[1] Curtis J R et al. Semin Arthritis Rheum. 40:2-14,2009.[2] Pease C, Pope JE, Truong D et al. Semin Arthritis Rheum, December2010.

Gene organization of the mating type regions in the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor reveals distinct evolution between the two mating type loci

In natural conditions, basidiomycete ectomycorrhizal fungi such as Laccaria bicolor are typically in the dikaryotic state when forming symbioses with trees, meaning that two genetically different individuals have to fuse or 'mate'. Nevertheless, nothing is known about the molecular mechanisms of mating in these ecologically important fungi. Here, advantage was taken of the first sequenced genome of the ectomycorrhizal fungus, Laccaria bicolor, to determine the genes that govern the establishment of cell-type identity and orchestrate mating. The L. bicolor mating type loci were identified through genomic screening. The evolutionary history of the genomic regions that contained them was determined by genome-wide comparison of L. bicolor sequences with those of known tetrapolar and bipolar basidiomycete species, and by phylogenetic reconstruction of gene family history. It is shown that the genes of the two mating type loci, A and B, are conserved across the Agaricales, but they are contained in regions of the genome with different evolutionary histories. The A locus is in a region where the gene order is under strong selection across the Agaricales. By contrast, the B locus is in a region where the gene order is likely under a low selection pressure but where gene duplication, translocation and transposon insertion are frequent.

Petrology and chemistry of the Chalten Plutonic Complex and implications on the magmatic and tectonic evolution of the Southernmost Andes (Patagonia) during the Miocene

Résumé Scientific:Pétrologie et Géochimie du Complexe Plutonique de Chaltén et les conséquences pour l'évolution magmatique et tectonique du Andes du Sud (Patagonia) pendant le MiocèneLe sujet de cette thèse est le Complexe Plutonique de Chaltén (CHPC), situé à la frontière entre le Chili et l'Argentine, en Patagonie (49°15'S). Ce complexe s'est mis en place au début du Miocène, dans un contexte de changements tectoniques importants. La géométrie et la vitesse de migration des plaques en Patagonie a été modifiée suite l'ouverture de la plaque Farallon il y a 25Ma (Pardo-Casas and Molnar 1987) et la subduction de la ride active du Chili sous la plaque sud-américaine il y a 14Ma (Cande and Leslie 1986). Les effets de cette reconfiguration tectonique sur la morphologie et le magmatisme de la plaque supérieure sont encore sujets à discussion. Dans ce contexte, un groupe d'intrusions miocènes - telle que le CHPC - est particulièrement intriguant, car en position transitionnelle entre le batholithe patagonien et l'arc volcanique cénozoïque et récent à l'ouest, et les laves de plateau de Patagonie à l'est (Fig. 1). A cause de leur position tectonique transitoire, ces plutons isolés hors du batholithe représentent un endroit clé pour comprendre les interactions entre la tectonique à large échelle et le magmatisme en Patagonie. Ici, je présente de nouvelles données de terrain, petrologiques, géochimiques et géochronologiques dans le but de caractériser la nature du CHPC, qui était largement inconnu avant cette étude, dans le but de tester l'hypothèse de migration de l'arc et erosion par subduction.Les résultats de l'investigation géochimique (chapitre 2) montrent que le CHPC n'est qu'un exemple parmi les plutons isolés d'arrière arc ave une composition calco-alcaline caractéristique, c-à-d une signature d'arc. La plupart de ces plutons isolés ont une composition alcaline. Le CHPC, contrairement, a une signature calco-alcaline avec Κ intermédiaire, tel que le batholithe patagonien et la plupart des roches volcaniques quaternaires liées à l'arc le long des Andes.De nouvelles données géochronologiques U-Pb de haute précision sur des zircons, acquis par TIMS, sur le CHPC donnent des âges entre 17.0 et 16.4Ma. Les âges absolus sont en accord avec la séquence intrusive déduite des relations de terrain (chapitre 1). Ces données sont les premières contraintes d'âge U-Pb sur le CHPC. Elles montrent clairement que l'histoire magmatique du CHPC n'a pas de lien direct avec la subduction de la ride à cette latitude (Cande and Leslie 1986), car le complexe est au moins 6Ma plus ancien.Une comparaison en profondeur avec les autres intrusions d'âge Miocène en Patagonie révèlent - pour la première fois - une évolution temporelle intéressante. Il y a une tendance E-W distincte au magmatisme calco-alcalin entre 20-16Ma avec une diminution de l'âge vers l'est - le CHPC est l'expression la plus orientale de cette tendance. Je suggère que la relation espace-temps reflète une migration vers l'est (vers le continent) de l'arc magmatique. Je propose que le facteur principal contrôlant cette migration est la subduction rapide suite à la reconfiguration de la vitesse des plaques tectoniques après l'ouverture la plaque Farallon (à ~26Ma) qui résulterait en une déformation importante ainsi qu'à des taux élevés d'érosion dans la fosse de subduction.Les rapports d'isotopes radiogéniques (Pb, Sr, Nd) élevés, une signature 6018 basse et un rapport Th/La élevé sont des paramètres distinctifs pour les roches mafiques du CHPC. Le modèle isotopique présenté (chapitre 2) suggère que cette signature reflète une contamination de la source, dans le coin de manteau, plutôt qu'une contamination crustale. La signature des éléments en trace du CHPC indiquent que le coin de manteau a été contaminé par des composés terrigènes, le plus vraisemblablement par des sédiments paléozoïques.Les travaux de terrain, la pétrographie et la géothermobarométrie ont été utilisés dans le but de comprendre l'histoire interne du CHPC (chapitre 3). Ces données suggèrent deux niveaux distincts de cristallisation : l'un dans la croûte moyenne (6 à 4.5kbar) et l'autre à un niveau peu profond (3.5 à 2kbar). La modélisation isotopique AFC de la contamination crustale indique des taux variables d'assimilation, qui ne sont pas corrélés avec le degré de différenciation. Cela suggère que différents volumes de magma se sont différenciés en profondeur, de façon indépendante. Cela implique que le CHPC se serait formés en plusieurs puises de magmas provenant d'au moins trois sources différentes. Les textures des granodiorites et des granites indiquent des teneurs élevées en cristaux avant la mise en place et, par conséquent, des températures d'emplacement faibles. Les observations de terrain montrent que les roches mafiques sont déformées, alors que ce n'est pas le cas pour les granodiorites et granites (plus jeunes). La déformation des roches mafiques est encore sujet de recherche, afin de savoir si elle est liée à la déformation régionale en régime compressif ou à l'emplacement lui-même. Cependant, la mise en place de grand volume de magma felsique riche en cristaux suggère un régime d'extension.Scientific Abstract:Petrology and chemistry of the Chaltén Plutonic Complex and implications on the magmatic and tectonic evolution of the Southernmost Andes (Patagonia) during the MioceneThe subject of this thesis is the Chaltén Plutonic Complex (CHPC) located at the frontier between Chile and Argentina in Patagonia (at 49° 15 'Southern latitude). This complex intruded during early Miocene in a context of major tectonics changes. The plate geometry of Patagonia has been modified by changes in the plate motions after the break up of the Farallôn plate at 25Ma (Pardo-Casas and Molnar 1987) and by the subduction of the Chile spreading Ridge beneath South-America at 14 Ma (Cande and Leslie 1986). The effects of this tectonic setting on the morphology and the magmatism of the overriding plate are a matter of on-going discussion. Particularly intriguing in this context is a group of isolated Miocene intrusions - like the CHPC - which are located in a transitional position between the Patagonian Batholith and the Cenozoic and Recent volcanic arc in the West, and the Patagonian plateau lavas in the East (Fig. 1). Due to their transient tectonic position these isolated plutons outside the batholith represent a key to understanding the interaction between global-scale tectonics and magmatism in Patagonia. Here, I present new field, penological, geochemical and geochronological data to characterize the nature of the CHPC, which was largely unknown before this study, in order to test the hypothesis of time- transgressive magmatism.The results of the geochemical investigation (Chapter 2) show that the CHPC is only one among these isolated back-arc plutons with a characteristic calc-alkaline composition, i.e. arc signature. Most of these isolated intrusives have an alkaline character. The CHPC, in contrast, has a medium Κ calc-alkaline signature, like the Patagonian batholith and most of the Quaternary arc-related volcanic rocks along the Andes.New high precision TIMS U-Pb zircon dating of the CHPC yield ages between 17.0 to 16.4 Ma. The absolute ages support the sequence of intrusion relations established in the field (Chapter 1). These data are the first U-Pb age constraints on the CHPC, and clearly show that the magmatic history of CHPC has no direct link to the subduction of the ridge, since this complex is at least 6 Ma older than the time of collision of the Chile ridge at this latitude (Cande and Leslie 1986).An in-depth comparison with other intrusion of Miocene age in Patagonia reveals - for the first time - an interesting temporal pattern. There is a distinct E-W trend of calc-alkaline magmatism between 20-16 Ma with the younging of ages in the East - the CHPC is the easternmost expression of this trend. I suggest that this time-space relation reflects an eastward (landward) migration of the magmatic arc. I propose that main factor controlling this migration is the fast rates of subduction after the major reconfigurations of the plate tectonic motions after the break up of the Farallôn Plate (at -26 ) resulting in strong deformation and high rates of subduction erosion.High radiogenic isotope ratios (Pb, Sr, Nd) ratios, low 5018 signature and high Th/La ratios in mafic rocks are distinctive features of the CHPC. The presented isotopic models (Chapter 2) suggest that this signature reflects source contamination of the mantle wedge rather than crustal contamination. The trace element signature of the CHPC indicates that the mantle wedge was contaminated with a terrigenous component, most likely from Paleozoic sediments.Fieldwork, petrography and geothermobarometry were used to further unravel the internal history of the CHPC (Chapter 3). These data suggest two main levels of crystallization: one a mid crustal levels (6 to 4.5 kbar) and other a shallow level (3.5 to 2 kbar). Isotopic AFC modeling of crustal contamination indicate variable rates of assimilation, which are not correlated with the degree of differentiation. This suggests that different batches of magma differentiate independently at depths. This implies that the CHPC would have formed by several pulses of magmas from at least 3 different sources. Textures of granodiorites and granites indicate a high content of crystals previous to the emplacement and consequently low emplacement temperatures. Field observations show that the mafic rocks are deformed, whereas the (younger) granodiorites and granites are not. It is still subject of investigation whether the deformation of the mafic rocks is related to regional deformation during a compressional regime or to the emplacement it self. However, the emplacement of huge amount of crystal rich felsic magmas suggests an extensional regime.Résumé Grand PublicPétrologie et Géochimie du Complexe Plutonique de Chaltén et les conséquences pour l'évolution magmatique et tectonique du Andes du Sud (Patagonia) pendant le MiocèneLe Complexe Plutonique de Chaltén (CHPC) est un massif montagneux situé à 49°S à la frontière entre le Chili et l'Argentine, en Patagonie (région la plus au sud de l'Amérique du Sud). Il est composé de montagnes qui peuvent atteindre plus de 3000 mètres d'altitude, telles que le Cerro Fitz Roy (3400m) et le Cerro Torre (3100m). Ces montagnes sont composées de roches plutoniques, c.-à-d. des magmas qui se sont refroidis et ont cristallisés sous la surface terrestre.La composition chimique de ces roches montre que les magmas, qui ont formé ce complexe plutonique, font partie d'un volcanisme d'arc. Celui-ci se forme lorsqu'une plaque océanique plonge sous une plaque continentale. Les géologues appellent ce processus « subduction ». Dans un tel scénario, le manteau terrestre, qui se fait prendre entre ces deux plaques, fond pour former ainsi du magma. Ce magma remonte à travers la plaque continentale vers la surface. Si celui-ci atteint la surface, il forme les roches volcaniques, comme par exemple des laves. S'il n'atteint pas la surface, le magma se refroidit pour former finalement les roches plutoniques.Le long de la marge ouest d'Amérique du Sud, la plaque Nazca - qui se situe au sud-est de la plaque océanique pacifique - passe en dessous de la plaque d'Amérique du Sud. La bordure ouest du sud de la plaque sud-américaine a également été affectée par d'autres processus tectoniques, tels que des changements dramatiques dans les déplacements de plaques (il y a 25Ma) et la collision de la ride du Chili (depuis 15 Ma jusqu'à aujourd'hui). Ces caractéristiques tectoniques et magmatiques font de cette région un haut lieu pour les géologues. La plaque Nazca, s'est formée suite à l'ouverture d'une plaque océanique plus ancienne, il y a 25Ma. Cette ouverture est liée aux vitesses de subduction les plus rapides jamais connues. La ride du Chili est l'endroit où le sol de l'Océan Pacifique s'ouvre, formant deux plaques océaniques : les plaques Nazca et Antarctique. La ride du Chili subducte sous la plaque sud-américaine depuis 15Ma, en association avec la formation de grands volumes de magma ainsi que des changements morphologiques importants. La question de savoir lequel de ces changements tectoniques globaux affecte la géologie et la géographie de Patagonie a été, et est encore, discutée pendant de nombreuses années. De nombreux chercheurs suggèrent que la plupart des caractéristiques morphologiques et magmatiques en Patagonie sont liés à la subduction de la ride du Chili, mais cette suggestion est encore débattue comme le montre notre étude.Le batholithe de Patagonie du sud (SPB) est un énorme massif composé de roches plutoniques et il s'étend tout au long de la côte ouest de Patagonie (au sud de 47°S). Ces roches correspondent certainement aux racines d'un ancien arc volcanique, qui a été soulevé et érodé. Le CHPC, ainsi que d'autres petites intrusions dans la région, se situe dans une position exotique, à 100km à l'est du SPB. Certains chercheurs suggèrent que ces intrusions pourraient être liées à la subduction de la ride du Chili.Afin de débattre de cette problématique, nous avons utilisé différentes méthodes géochronologiques pour déterminer l'âge du CHPC et le comparer (a) à l'âge des roches intrusives similaires du SPB et (b) à l'âge de la collision de la ride du Chili. Dans ce travail, nous prouvons que le CHPC s'est formé au moins 7Ma avant la collision avec la ride du Chili. Sur la base des âges du CHPC et de la composition chimique de ses roches et minéraux, nous proposons que le CHPC fait partie d'un arc volcanique ancien. La migration de l'arc volcanique plus profondément dans le continent résulte de la grande vitesse de subduction entre 25 et lOMa. Des caractéristiques évidentes pour un tel processus - telles qu'une déformation importante et une vitesse d'érosion élevée - peuvent être rencontrées tout au long de la bordure ouest de l'Amérique du sud.

Molecular phylogeny and evolution of Sorex shrews (Soricidae: insectivora) inferred from mitochondrial DNA sequence data.

Shrews of the genus Sorex are characterized by a Holarctic distribution, and relationships among extant taxa have never been fully resolved. Phylogenies have been proposed based on morphological, karyological, and biochemical comparisons, but these analyses often produced controversial and contradictory results. Phylogenetic analyses of partial mitochondrial cytochrome b gene sequences (1011 bp) were used to examine the relationships among 27 Sorex species. The molecular data suggest that Sorex comprises two major monophyletic lineages, one restricted mostly to the New World and one with a primarily Palearctic distribution. Furthermore, several sister-species relationships are revealed by the analysis. Based on the split between the Soricinae and Crocidurinae subfamilies, we used a 95% confidence interval for both the calibration of a molecular clock and the subsequent calculation of major diversification events within the genus Sorex. Our analysis does not support an unambiguous acceleration of the molecular clock in shrews, the estimated rate being similar to other estimates of mammalian mitochondrial clocks. In addition, the data presented here indicate that estimates from the fossil record greatly underestimate divergence dates among Sorex taxa.

Constraints on the late thermotectonic evolution of the Western Alps - Evidence for episodic rapid uplift

Forty-two new apatite and zircon fission track ages are presented for samples from the Western Alps in southern Switzerland, northern Italy, and southeastern France. Measured ages plotted against assumed closure temperatures yield cooling patterns for the final cooling, uplift, and exhumation of the Western Alps. Similar fission track zircon ages in the Penninic Gran Paradiso massif, Dent Blanche nappe, Sesia-Lanzo Zone, and Ivrea Zone indicate cooling of all four units to approximately 225-degrees-C by 33 Ma. Differences in apatite ages reveal differential cooling of the four blocks between 33 Ma and the present. In the Sesia-Lanzo Zone, similarity of apatite ages regardless of elevation, together with near-volcanic confined fission track length patterns suggest rapid cooling and uplift at approximately 25 Ma compared with slow cooling of other Western Alps units around 12 Ma. Uplift is thus not continuous but episodic, often over a short time interval beyond the resolution of other methods. Such episodes of uplift, as revealed here in the Sesia-Lanzo Zone, may be the rule rather than the exception.

Duplication and concerted evolution in a master sex determiner under balancing selection.

The transformer (tra) gene is a key regulator in the signalling hierarchy controlling all aspects of somatic sexual differentiation in Drosophila and other insects. Here, we show that six of the seven sequenced ants have two copies of tra. Surprisingly, the two paralogues are always more similar within species than among species. Comparative sequence analyses indicate that this pattern is owing to the ongoing concerted evolution after an ancestral duplication rather than independent duplications in each of the six species. In particular, there was strong support for inter-locus recombination between the paralogues of the ant Atta cephalotes. In the five species where the location of paralogues is known, they are adjacent to each other in four cases and separated by only few genes in the fifth case. Because there have been extensive genomic rearrangements in these lineages, this suggests selection acting to conserve their synteny. In three species, we also find a signature of positive selection in one of the paralogues. In three bee species where information is available, the tra gene is also duplicated, the copies are adjacent and in at least one species there was recombination between paralogues. These results suggest that concerted evolution plays an adaptive role in the evolution of this gene family.

Trophic specialization influences the rate of environmental niche evolution in damselfishes (Pomacentridae).

The rate of environmental niche evolution describes the capability of species to explore the available environmental space and is known to vary among species owing to lineage-specific factors. Trophic specialization is a main force driving species evolution and is responsible for classical examples of adaptive radiations in fishes. We investigate the effect of trophic specialization on the rate of environmental niche evolution in the damselfish, Pomacentridae, which is an important family of tropical reef fishes. First, phylogenetic niche conservatism is not detected in the family using a standard test of phylogenetic signal, and we demonstrate that the environmental niches of damselfishes that differ in trophic specialization are not equivalent while they still overlap at their mean values. Second, we estimate the relative rates of niche evolution on the phylogenetic tree and show the heterogeneity among rates of environmental niche evolution of the three trophic groups. We suggest that behavioural characteristics related to trophic specialization can constrain the evolution of the environmental niche and lead to conserved niches in specialist lineages. Our results show the extent of influence of several traits on the evolution of the environmental niche and shed new light on the evolution of damselfishes, which is a key lineage in current efforts to conserve biodiversity in coral reefs.