Bayesian estimation of speciation and extinction from incomplete fossil occurrence data.

The temporal dynamics of species diversity are shaped by variations in the rates of speciation and extinction, and there is a long history of inferring these rates using first and last appearances of taxa in the fossil record. Understanding diversity dynamics critically depends on unbiased estimates of the unobserved times of speciation and extinction for all lineages, but the inference of these parameters is challenging due to the complex nature of the available data. Here, we present a new probabilistic framework to jointly estimate species-specific times of speciation and extinction and the rates of the underlying birth-death process based on the fossil record. The rates are allowed to vary through time independently of each other, and the probability of preservation and sampling is explicitly incorporated in the model to estimate the true lifespan of each lineage. We implement a Bayesian algorithm to assess the presence of rate shifts by exploring alternative diversification models. Tests on a range of simulated data sets reveal the accuracy and robustness of our approach against violations of the underlying assumptions and various degrees of data incompleteness. Finally, we demonstrate the application of our method with the diversification of the mammal family Rhinocerotidae and reveal a complex history of repeated and independent temporal shifts of both speciation and extinction rates, leading to the expansion and subsequent decline of the group. The estimated parameters of the birth-death process implemented here are directly comparable with those obtained from dated molecular phylogenies. Thus, our model represents a step towards integrating phylogenetic and fossil information to infer macroevolutionary processes.

Passer d'un modèle de fonctionnement associatif à un modèle institutionnel: une analyse des transformations de l'organisation du travail

Le monde de l'action humanitaire a connu des développements importants durant les dernières décennies. Sur les terrains d'interventions, les crises et les conflits se sont fortement complexifiés, nécessitant la participation de spécialistes de nombreux domaines. Par ailleurs, les volumes financiers générés par les campagnes de dons et mis à disposition par les bailleurs de fonds ont considérablement augmenté. En corollaire de cette croissance financière, les exigences de contrôle et de traçabilité des fonds se sont renforcées. En lien avec ces éléments, le nombre de salariés dans les grandes organisations non gouvernementales a augmenté de manière exponentielle. Une littérature spécifique sur les modalités d'évaluation des performances, le management et le « leadership » des organisations dites du « tiers secteur » a d'ailleurs vu le jour, comme l'illustre la naissance, en 1990, de la revue « Nonprofit Management and Leadership ». Les pays bénéficiaires de l'aide ont également développé des exigences spécifiques envers les projets mis en oeuvre par les ONG. Par des phénomènes de « socialisation des standards occidentaux », ces derniers attendent des acteurs internationaux un certain niveau de qualité des programmes.Pour s'adapter à ces évolutions et répondre aux exigences d'efficacité auxquelles elles sont soumises, les organisations d'aide ont dû se transformer. Les grandes organisations ont ainsi connu durant les dernières décennies un mouvement de professionnalisation de leur structure, les conduisant à se rapprocher d'un modèle de fonctionnement que nous nommerons ici « institutionnel », à savoir formalisé et organisé. Nous employons ici le terme de professionnalisation dans l'appréciation qu'en font les acteurs du milieu humanitaire, à savoir en ce qu'il désigne « les restructurations internes auxquelles leurs organisations font face depuis la fin des années 1980 ». Différents indicateurs de cette professionnalisation au sein des ONG peuvent être identifiés, notamment une plus forte division du travail, le développement de statuts spécifiques, la salarisation croissante des métiers de l'humanitaire ou encore le recours aux fonds publics.Une conséquence également de cette évolution est l'entrée de nouveaux métiers sur la scène humanitaire. À côté des professions traditionnellement à l'origine des ONG (médecins, ingénieurs, juristes, etc.), la complexification et la diversification des tâches a rendu nécessaire de faire appel à des compétences professionnelles spécifiques dans des domaines tels que la communication, l'informatique ou la finance, pour ne citer que quelques exemples. Des connaissances et des pratiques spécifiques en matière de management des ONG se sont développées depuis la fin des années 1990. Le métier de logisticien est apparu, lequel est enseigné dans des structures spécialisées (par exemple par l'association Bioforce en France). Des formations académiques spécialisées dans le domaine de l'humanitaire et de la coopération ont également vu le jour, avec le but affiché de former des professionnels spécialistes de l'humanitaire. On peut par exemple citer le PIAH en Suisse (Programme interdisciniplinaire en action humanitaire, 2011), ou encore les formations dispensées par le CIHC aux États-Unis. [auteur]

Integrative analyses of speciation and divergence in Psammodromus hispanicus (Squamata: Lacertidae).

BackgroundGenetic, phenotypic and ecological divergence within a lineage is the result of past and ongoing evolutionary processes, which lead ultimately to diversification and speciation. Integrative analyses allow linking diversification to geological, climatic, and ecological events, and thus disentangling the relative importance of different evolutionary drivers in generating and maintaining current species richness.ResultsHere, we use phylogenetic, phenotypic, geographic, and environmental data to investigate diversification in the Spanish sand racer (Psammodromus hispanicus). Phylogenetic, molecular clock dating, and phenotypic analyses show that P. hispanicus consists of three lineages. One lineage from Western Spain diverged 8.3 (2.9-14.7) Mya from the ancestor of Psammodromus hispanicus edwardsianus and P. hispanicus hispanicus Central lineage. The latter diverged 4.8 (1.5-8.7) Mya. Molecular clock dating, together with population genetic analyses, indicate that the three lineages experienced northward range expansions from southern Iberian refugia during Pleistocene glacial periods. Ecological niche modelling shows that suitable habitat of the Western lineage and P. h. edwardsianus overlap over vast areas, but that a barrier may hinder dispersal and genetic mixing of populations of both lineages. P. h. hispanicus Central lineage inhabits an ecological niche that overlaps marginally with the other two lineages.ConclusionsOur results provide evidence for divergence in allopatry and niche conservatism between the Western lineage and the ancestor of P. h. edwardsianus and P. h. hispanicus Central lineage, whereas they suggest that niche divergence is involved in the origin of the latter two lineages. Both processes were temporally separated and may be responsible for the here documented genetic and phenotypic diversity of P. hispanicus. The temporal pattern is in line with those proposed for other animal lineages. It suggests that geographic isolation and vicariance played an important role in the early diversification of the group, and that lineage diversification was further amplified through ecological divergence.

Phylogenetic relationships and divergence times among dormice (Rodentia, Gliridae) based on three nuclear genes

We examined phylogenetic relationships among six species representing three subfamilies, Glirinae, Graphiurinae and Leithiinae with sequences from three nuclear protein-coding genes (apolipoprotein B, APOB; interphotoreceptor retinoid-binding protein, IRBP; recombination-activating gene 1, RAG1). Phylogenetic trees reconstructed from maximum-parsimony (MP), maximum-likelihood (ML) and Bayesian-inference (BI) analyses showed the monophyly of Glirinae (Glis and Glirulus) and Leithiinae (Dryomys, Eliomys and Muscardinus) with strong support, although the branch length maintaining this relationship was very short, implying rapid diversification among the three subfamilies. Divergence time estimates were calculated from ML (local clock model) and Bayesian-dating method using a calibration point of 25 Myr (million years) ago for the divergence between Glis and Glirulus, and 55 Myr ago for the split between lineages of Gliridae and Sciuridae on the basis of fossil records. The results showed that each lineage of Graphiuros, Glis, Glirulus and Muscardinus dates from the Late Oligocene to the Early Miocene period, which is mostly in agreement with fossil records. Taking into account that warm climate harbouring a glirid-favoured forest dominated from Europe to Asia during this period, it is considered that this warm environment triggered the prosperity of the glirid species through the rapid diversification. Glirulus japonicas is suggested to be a relict of this ancient diversification during the warm period.

Hydrocarbon divergence and reproductive isolation in Timema stick insects.

BACKGROUND: Individuals commonly prefer certain trait values over others when choosing their mates. If such preferences diverge between populations, they can generate behavioral reproductive isolation and thereby contribute to speciation. Reproductive isolation in insects often involves chemical communication, and cuticular hydrocarbons, in particular, serve as mate recognition signals in many species. We combined data on female cuticular hydrocarbons, interspecific mating propensity, and phylogenetics to evaluate the role of cuticular hydrocarbons in diversification of Timema walking-sticks. RESULTS: Hydrocarbon profiles differed substantially among the nine analyzed species, as well as between partially reproductively-isolated T. cristinae populations adapted to different host plants. In no-choice trials, mating was more likely between species with similar than divergent hydrocarbon profiles, even after correcting for genetic divergences. The macroevolution of hydrocarbon profiles, along a Timema species phylogeny, fits best with a punctuated model of phenotypic change concentrated around speciation events, consistent with change driven by selection during the evolution of reproductive isolation. CONCLUSION: Altogether, our data indicate that cuticular hydrocarbon profiles vary among Timema species and populations, and that most evolutionary change in hydrocarbon profiles occurs in association with speciation events. Similarities in hydrocarbon profiles between species are correlated with interspecific mating propensities, suggesting a role for cuticular hydrocarbon profiles in mate choice and speciation in the genus Timema.

Molecular substitution rate increases in myrmecophilous lycaenid butterflies (Lepidoptera)

Is species diversification driven by neutral- or niche-based processes? Butterflies of the Lycaenidae family have developed mutualistic interactions with ants. This biotic requirement increased the spatial fragmentation of populations of lower effective population size (Ne) compared with autonomous species. The nearly neutral theory predicts that species with smaller Ne should fix more mutations because of the increased strength of drift. Taking into account the phylogenetic relatedness among species, this study shows that species with a stronger dependence on ants displayed more intra-specific Single Nucleotide Polymorphisms compared with species with low or no myrmecophily. This phenomenon can cause more pronounced genetic differentiation between populations and could ultimately promote speciation in a similar manner as on physical islands. The large species diversity observed in this family could be the consequence of this neutral process enhancing the diversification of lineages.

Evolution of the P-type II ATPase gene family in the fungi and presence of structural genomic changes among isolates of Glomus intraradices.

BACKGROUND: The P-type II ATPase gene family encodes proteins with an important role in adaptation of the cell to variation in external K+, Ca2+ and Na2+ concentrations. The presence of P-type II gene subfamilies that are specific for certain kingdoms has been reported but was sometimes contradicted by discovery of previously unknown homologous sequences in newly sequenced genomes. Members of this gene family have been sampled in all of the fungal phyla except the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF; phylum Glomeromycota), which are known to play a key-role in terrestrial ecosystems and to be genetically highly variable within populations. Here we used highly degenerate primers on AMF genomic DNA to increase the sampling of fungal P-Type II ATPases and to test previous predictions about their evolution. In parallel, homologous sequences of the P-type II ATPases have been used to determine the nature and amount of polymorphism that is present at these loci among isolates of Glomus intraradices harvested from the same field. RESULTS: In this study, four P-type II ATPase sub-families have been isolated from three AMF species. We show that, contrary to previous predictions, P-type IIC ATPases are present in all basal fungal taxa. Additionally, P-Type IIE ATPases should no longer be considered as exclusive to the Ascomycota and the Basidiomycota, since we also demonstrate their presence in the Zygomycota. Finally, a comparison of homologous sequences encoding P-type IID ATPases showed unexpectedly that indel mutations among coding regions, as well as specific gene duplications occur among AMF individuals within the same field. CONCLUSION: On the basis of these results we suggest that the diversification of P-Type IIC and E ATPases followed the diversification of the extant fungal phyla with independent events of gene gains and losses. Consistent with recent findings on the human genome, but at a much smaller geographic scale, we provided evidence that structural genomic changes, such as exonic indel mutations and gene duplications are less rare than previously thought and that these also occur within fungal populations.

Artemisia (Asteraceae): Understanding its evolution using cytogenetic and molecular systematic tools, with emphasis on subgenus Dracunculus

The genus Artemisia is one of the largest of the Asteraceae family, with more than 500 species. It is widely distributed mainly across the Northern Hemisphere, being profusely represented in the Old World, with a great centre of diversification in Asia, and also reaching the New World. The evolution of this genus has been deeply studied using different approaches, and polyploidy has been found to perform an important role leading to speciation processes. Karyological, molecular cytogenetic and phylogenetic data have been compiled in the present review to provide a genomic characterization throughout some complexes within the genus.

The effect of recombination in Aeromonas

Although several approaches have been attempted, the estimation of recombination frequencies in natural populations ofbacteria remains challenging. Previous studies have demonstrated awide variety of situations among bacterial species, ranging from theclonal diversification of Salmonella or Escherichia coli, which aremainly due to mutation, to the frequent recombination found inNeisseria gonorrhoeae or Helicobacter pylori. Most of the populationstudies done with bacterial species suggest that recombination occursin nature but that it is infrequent compared to mutation. Consequently,bacterial populations consist largely of independent clonal lineages.Our research suggests little or null influence of recombination in thegenetic structure of "Aeromonas hydrophila Species Complex", despite the presence of some strains with recombinant gene fragments.

Croire ensemble. Analyse institutionnelle du paysage religieux en Suisse

L'étude présentée dans cet ouvrage offre pour la première fois en Suisse une perspective sociologique empirique et générale sur les organisations religieuses locales. Vu sous cet angle, le fait religieux se manifeste d'abord, comme le précisaient déjà Weber ou Durkheim, par l'existence de communautés de tailles et de profils divers, tant dans l'espace rural qu'urbain. En Suisse, 5'734 paroisses et groupes religieux ont pu être dénombrés en 2008. Ce recensement permet de souligner la prégnance institutionnelle des Eglises historiques, mais également l'émergence d'une plus forte pluralité religieuse, particulièrement en milieu urbain. La sociologie des organisations que propose cette étude permet de jeter un éclairage nouveau sur les effets de la sécularisation (baisse des membres et de la pratique) et de la pluralisation (diversification des confessions et traditions religieuses). L'analyse des différences et des similitudes organisationnelles selon les traditions religieuses fait apparaître un positionnement social des groupes en fonction de statuts acquis au cours de l'histoire. Les théories classiques - par exemple à pro- pos des relations entre statuts sociaux des membres et groupes d'appartenance, des types d'autorités religieuses ou encore des différences entre Eglise et Secte - sont revisitées, précisées ou reformulées grâce à des données quantitatives originales et représentatives du champ religieux suisse. -- The study presented in this book for the first time in Switzerland offers a broad empirical and sociological perspective on local religious organizations. From this perspective, religion appears first, as already observed by Weber and Durkheim, through communities regardless of their various profiles. In Switzerland, 5,734 parishes and religious groups have been identified by a national census in 2008. The book underlines the institutional salience of historical churches (Reformed and Roman Catholic) but also the emerging religious plurality, particularly in urban areas. This study sheds a new light upon the effects of secularization (lower limbs and practice) and pluralisation (diversification of religious denominations and traditions) in the organizational field. The analysis of differences and similarities between religious traditions shows a social positioning of the local groups according to the statutes acquired in history. The classical theories − e.g. about the relationship between social status of members and membership groups, types of religious authorities or differences between Church and Sect − are revisited, clarified or reformulated based on an original and representative quantitative data of the Swiss religious field.

Good genes and good luck: Ammonoid diversity and the end-Permian mass extinction

The end-Permian mass extinction removed more than 80% of marine genera. Ammonoid cephalopods were among the organisms most affected by this crisis. The analysis of a global diversity data set of ammonoid genera covering about 106 million years centered on the Permian-Triassic boundary (PTB) shows that Triassic ammonoids actually reached levels of diversity higher than in the Permian less than 2 million years after the PTB. The data favor a hierarchical rather than logistic model of diversification coupled with a niche incumbency hypothesis. This explosive and nondelayed diversification contrasts with the slow and delayed character of the Triassic biotic recovery as currently illustrated for other, mainly benthic groups such as bivalves and gastropods.

Environmental changes in the aftermath of Neoproterozoic glaciations: a biogeochemical study of sediments from SW-Gondwana

Abstract The late Neoproterozoic or Ediacaran period, (635 to -543 Ma) is a primordial time in the Earth history corresponding to the beginning of animal life and the most extreme ice ages on Earth. In this dissertation, palaeoenvironmental conditions were reconstructed for Ediacaran, post-Gaskiers shelf deposits in SW- Gondwana and their changes were evaluated according to the diversity of organisms. The present study addresses the question of interactions between biodiversity and environmental change by using the elemental and isotopic geochemistry of sedimentary rocks and associated organic matter, as well as the distribution of hydrocarbon biomarkers. The studied sedimentary sequences are from a large basin extended from the Paraguay belt to the Rio de la Plata craton, including the Corumbâ Group in SW-Brazil (Paraguay belt), the Arroyo del Soldado Group in Uruguay and the Sierras Bayas Group in Argentina (both in the Rio de la Plata craton). Several geochemical signatures of the sediments from Corumbâ and Sierras Bayas groups provides evidence for an euxinic setting in the Ediacaran Ocean: 1) The occurrence of syngenetic pyrite in the Corumbâ Group together with hydrocarbon biomarkers of an anoxic microbial consortium including traces of gammacerane, a distribution of hopanes with maxima at C29 as well as a low pristane/phytane (Pr/Ph) ratio; 2) the occurrence of 34S enrichments within sulfides of the Sierras Bayas Group exceeding the sulfur isotopic composition of coeval carbonate-associated sulfate. In the Arroyo del Soldado Group, an event of reducing conditions was revealed by higher concentrations of redox-sensitive trace elements and negative 513Ccar shifts in all sections. This event is extended to the whole unit in the deepest section and is restricted to tempestites in the two other shallow sections. The persistent negative. ôl3Ccar values recorded at the basinal setting implies strong isotopic gradient between shallow and deep water environments and therefore, a locus of deposition below the redox chemocline. In all studied sections, the excursions, the strong enrichment of authigenic trace-elements, the occurrence of longer chain «-alkanes, gammacerane and low Pr/Ph and Ph/>;-C]a ratios, combined with the previous sedimentological and paleontological observations indicate that the chemistry of the ocean was strongly controlled by the oxygen availability; waters being moderately oxic at the surface and anoxic at depth for much of the Neoproterozoic. This water column stratification was favourable to the storage of large amounts of nutrients in the deep ocean. During upwelling periods, the export of these nutrient-rich waters may have triggered an important bioproductivity in surface waters. Drops in Al3Cc,,.](Cr and positive ôl3Ccllr excursions highlight the increase in primary productivity. Preservation of organic carbon was ensured by reducing conditions at the bottom. The Al3ccar.kcr excursions could also reflect changes in the composition of the primary biomass. New geochemical evidence from SW-Gondwana sections supports a stratified Ediacaran ocean, outside restricted or hypersaline environments, in the aftermath of glaciations. The association of ocean stratification and the appearance of metazoans support the model that the evolution of eukaryotic life was related to the increase of oxygen levels in surface environments due to an efficient recycling of nutrients in the anoxic deep ocean. Résumé Le Néoprotérozoïque terminal, ou Édiacarien (635 à -543 Ma), est un période de première importance dans l'histoire de la Terre, car elle correspond a l'apparition des métazoaires pendant un intervalle de glaciations extrêmes. Le présent mémoire se propose de reconstituer les conditions paléoenvironnementales des dépôts de plateforme mis en place durant l'Édiacarien, au sud-ouest du Gondwana. Les interactions entre changements environnementaux et biodiversité sont évaluées en s'appuyant d'une part sur la composition élémentaire et isotopique des roches sédimentaires et de leur matière organique, et d'autre part sur la distribution moléculaire de biomarqueurs hydrocarbonés. Les séquences sédimentaires étudiées proviennent d'un grand bassin qui s'étend de la chaîne du Paraguay jusqu'au craton du Rio de la Plata. La séquence du Groupe Corumbâ au Sud Ouest du Brésil se situe dans la chaîne du Paraguay, tandis que le Groupe Arroyo del Soldado en Uruguay et le Groupe Sierras Bayas en Argentine sont situés sur le craton du Rio de la Plata. L'étude géochimique des sédiments des groupes Corumbâ et Sierras Bayas révèle de façon claire des conditions euxiniques dans l'océan édiacarien. On trouve ainsi, dans le Groupe Corumbâ, les biomarqueurs d'un cortège microbien anoxique et sulfurique comprenant des bactéries sulfato-réductrices, et dans les sulfures du Groupe Sierras Bayas, des enrichissements en Î4S excédant les rapports isotopiques du soufre dans le sulfate cogénétique associé aux carbonates. Dans la séquence de l'Arroyo del Soldado, un événement réducteur est mis en évidence par des teneurs plus élevées en éléments traces sensibles aux conditions redox et par des excursions négatives du 613Ccardans toutes les coupes. Cet événement affecte la totalité de la section la plus profonde et n'apparaît que dans les tempestites dans les sections les moins profondes. La persistance de valeurs négatives du ô13Ccarau large implique un gradient isotopique prononcé entre les environnements superficiels et profonds, et donc, ta présence d'une chémocline redox. Les excursions du. ôBCcar, l'enrichissement authigène en éléments traces, la présence de gammacérane et de rt-alcanes à longue chaîne, ainsi que de faibles rapports Pr/Ph et Ph/«-Cl8, viennent s'ajouter aux observations préliminaires sur la sédimentologie et la paléontologie pour indiquer que la chimie de l'océan était fortement contrôlée par la disponibilité d'oxygène, les eaux étant modérément oxiques à la surface et anoxiques en profondeur pendant la plus grande partie du Néoprotérozoïque. La stratification de la colonne d'eau était favorable au stockage de grandes quantités de nutriments dans l'océan profond. Dans les zones d'upwelling, la migration d'eaux profondes riches en nutriment vers la surface a pu provoquer une bioproductivité prononcée dans les eaux de surface. La conservation du carbone organique était assurée par les conditions anoxiques prévalant au fond. Les excursions du A13Ccar.kt.r pourraient aussi refléter des changements dans la biomasse primaire. Le présent travail apporte donc de nouvelles preuves qu'un océan stratifié s'est maintenu à la suite des glaciations néoprotérozoïques dans le Sud Ouest du Gondwana. L'association d'un océan stratifié et de l'apparition de la vie animale est en accord avec le modèle stipulant que l'évolution de la vie est associée à une meilleure oxygénation des environnements de surface. Résumé pour le grand public La période Ediacarienne (635 à -543 Ma) à la fin du Précambrien est l'une de plus énigmatiques dans l'histoire de la Terre, car elle est caractérisée par la diversification de la vie multicellulaire (eucaryote) pendant un intervalle de glaciations extrêmes. Dans ce travail de thèse, nous cherchons à déceler l'existence éventuelle d'un lien entre ces changements environnementaux et l'évolution de la vie eucaryote à travers une étude biogéochimique. La biogéochimie est l'étude des activités biologiques dans la géosphère, telles que celles intervenant dans les cycles des éléments chimiques (y compris les isotopes stables) et celles de production de composés carbonés caractérisant certains groups d'organismes ou taxons. La recherche des signatures paléoenvironnementales dans les roches précambriennes a été fortement facilitée par l'utilisation des biomarqueurs ou fossiles moléculaires. Ces composés, provenant des lipides biologiques (molécules avec des fonctions spécifiques dans les organismes), peuvent être reliés à des taxons spécifiques ou à des voies métaboliques. La transformation d'un biolipide en fossile moléculaire intervient lorsque des restes organiques déposés dans un substrat subissent un enfouissement et une augmentation de la pression (diagenèse). Ce processus mène à la formation de kérogène, un grand agrégat chimique de matière organique insoluble dans des solvants organiques, et de bitume ou fraction soluble (extractible) de la matière organique. L'analyse intégrée du kérogène et du bitume fournit des indications précieuses pour les reconstitutions paléoenvironnementales. Des conditions paléoenvironnementales ont ainsi été déterminées pour une plateforme marine Ediacarienne située dans la partie sud-américaine du bloc occidental du paléocontinent Gondwana. Les séquences sédimentaires étudiées appartiennent au même bassin qui s'étend de la ceinture du Paraguay (Groupe Corumbâ, Brésil) au craton du Rio de la Plata (Groupes Arroyo del Soldado, Uruguay et Sierras Bayas, Argentina). Nous nous sommes intéressés aux isotopes stables de carbonates et de la matière organique associée (kérogène et bitume), aux éléments majeurs et traces, ainsi qu'aux biomarqueurs caractérisant ces roches. Les résultats de cette dissertation suggèrent qu'au cours de l'Édiacarien, suite aux glaciations néoprotérozoïques dans le bloc occidental du Gondwana, l'océan était stratifié en zones spécifiques d'eaux riches en sulfures et dépourvues d'oxygène (euxiniques). L'association d'un océan stratifié et de l'apparition de la vie animale est en accord avec le modèle stipulant que l'évolution de la vie est associée à une meilleure oxygénation des environnements de surface. Les excursions isotopiques (tendance à des valeurs positives ou négatives) en constante fluctuation pour le carbone et très positives pour le soufre des sulfures, l'enrichissement en éléments trace et la présence de certains composés (e.g. gammacerane; Pr/Ph et Ph/«-Ci8 en basse proportion) conjugués aux observations sédimentologiques et paléontologiques des différents profils étudiés indiquent que la chimie de l'océan était fortement contrôlée par la disponibilité d'oxygène, avec des eaux modérément oxygénées en surface et euxiniques en profondeur pour la plupart du Néoprotérozoïque.

Parasites and sociality in ants

SUMMARY : Parasites and sociality in ants This thesis investigates the complex relationships between sociality, defences against parasites and the regulation of social structures. We studied how fungal parasites influenced colony organization, collective defences and social immunity in the ant Formica selysi. We first describe the diversity and prevalence of fungal pathogens associated with ant nests. The richness of fungal parasites community may increase the risk of multiple infections and select for a diversification of anti-parasitic defences in ants. Collective defences are powerful means to combat parasites, but can also increase the risk of disease transmission. Here, we showed that allo-grooming (mutual cleaning) was directed towards every returning individuals, be they contaminated or not. This collective behaviour removed conidia more efficiently than self-grooming but did not improve the survival of contaminated individuals. This suggests that allo-grooming may rather protect the group than cure contaminated individuals. It may also permit "social vaccination" if a contact with contaminated ants protects groomers frorn a second fungal exposure. Social transfer of immunity is an emerging theme in insect immunology. Here, we showed that ants in contact with an ant from a different genetic lineage had a higher disease resistance. We also found that naïve ants had a higher resistance after a contact with an immunized ant. This suggests that a transfer of resistance is possible and that "social vaccination" may improve the resistance of the group. However, it remains unclear whether repeated exposure to parasites may also increase the resistance of infected individuals themselves. lmmune memory in invertebrates is still debated. We tested whether immune priming against fungal parasite arose in ants and whether it was strain-specific. We found no evidence of immune priming. Naïve and immunized ants had a similar survival when infected. Together with our previous results, this suggests that ants have evolved efficient collective anti-fungal defences but that these defences aim at protecting the group rather than the contaminated individuals. ln colonies of our study population, there is a strong variation in the number of breeders. This is associated with important changes in life-history traits like demography or queen and worker body size. In the second part of the thesis, we investigated how social structures evolved and were maintained. We showed that queens from monogyne and polygyne colonies were able to found new colonies both alone or in association. We also found that there was no difference between monogyne and polygyne colonies in the acceptance of additional queens. These results suggest that a high plasticity has been maintained in this population, which may permit to adapt rapidly to changing environmental conditions. RESUME : Parasites et socialité chez les fourmis Durant cette thèse, nous avons étudié comment la socialité apporte de nouvelles réponses a des problèmes complexes telle que la défense contre les parasites ou l'organisation de la vie en groupe. Nous avons choisi comme modèle la fourmi Formica selysi et ses champignons pathogènes. Nous avons d'abord montré que la diversité et la prévalence de champignons pathogènes associés aux nids de fourmis étaient très élevées. Cela a pu pousser les fourmis à diversifier le champ de leur défenses anti-parasitaires afin d'éviter les infections multiples, La socialité a en particulier permis l'évolution de défenses collectives qui pourraient être plus efficaces que les défenses individuelles. Nous nous sommes donc intéressés de plus près aux défenses collectives et avons étudié quels en étaient les coûts et les bénéfices pour le groupe et pour ses membres. Nous avons trouvé que les fourmis nettoyaient tous les individus entrant dans la colonie, qu'ils soient contaminés ou non. Cela permettait d'ôter plus de spores que le nettoyage individuel et n'augmentait pas la transmission de maladie. Cependant, le nettoyage mutuel n'augmentait pas non plus la survie des individus contaminés. ll se pourrait donc que ce comportement serve plutôt a éviter une dissémination de la maladie qu'à soigner les individus contaminés. Le nettoyage mutuel pourrait aussi permettre aux individus sains d'avoir un premier contact non-létal avec un parasite et d'être vaccinés contre une future exposition. Cette hypothèse a été soutenue par une expérience dans laquelle nous avons montré que le contact avec une fourmi immunisée permettait d'augmenter la résistance d'individus naïfs. Les fourmis avaient aussi une meilleure résistance lorsqu'elles étaient en contact avec une fourmi provenant d'une autre lignée génétique. Cette "vaccination sociale" pourrait permettre d'une part d'augmenter le nombre d'espèce de parasites contre lesquelles le groupe serait protégé et d'autre part de faire l'économie d'autres défenses individuelles telles que la réponse immunitaire. Nous avons testé si les fourmis étaient elles-mêmes "vaccinées", c'est-à-dire, si elles exprimaient une mémoire immunitaire après un premier contact avec un champignon parasite. Nous n'avons trouvé aucune différence de survie entre les individus naïfs et immunisés ce qui suggère les fourmis favorisent d'autres défenses que la mémoire immunitaire contre les champignons entomopathogènes. Cela suggère également que les comportements coopératifs anti-parasitaires pourraient compléter, voire remplacer les défenses individuelles. La socialité telle qu'elle est pratiquée par les fourmis pose un autre problème de poids qui est celui de savoir combien d'individus se reproduisent. En effet, si les ouvrières sont stériles, le nombre de reines assurant la reproduction peut varier considérablement. Dans la population de E sebrsi étudiée, les colonies monogynes (une reine) co-existent avec des colonies polygynes (plusieurs reines) dans le même habitat. Nous nous sommes demandés si ces structures sociales étaient fixes ou si un changement de l'une à l'autre était possible. Pour cela nous avons comparé la fondation de nouvelles colonies par les jeunes reines issues de colonies monogynes et polygynes. Nous avons également observé si l'acceptation de nouvelles reines était possible dans les deux types de colonies. Nous n'avons trouvé aucune différence entre les deux types de colonies. Cela suggère qu'un changement est possible et que l'évolution des structures sociales est un processus dynamique. Cela pourrait être dû à l'habitat particulièrement changeant dans lequel se trouve notre population qui exigerait d'être capable de s'adapter très rapidement a de nouvelles conditions.

Emergence of novel domains in proteins

Proteins are composed of a combination of discrete, well-defined, sequence domains, associated with specific functions that have arisen at different times during evolutionary history. The emergence of novel domains is related to protein functional diversification and adaptation. But currently little is known about how novel domains arise and how they subsequently evolve. To gain insights into the impact of recently emerged domains in protein evolution we have identified all human young protein domains that have emerged in approximately the past 550 million years. We have classified them into vertebrate-specific and mammalian-specific groups, and compared them to older domains. We have found 426 different annotated young domains, totalling 995 domain occurrences, which represent about 12.3% of all human domains. We have observed that 61.3% of them arose in newly formed genes, while the remaining 38.7% are found combined with older domains, and have very likely emerged in the context of a previously existing protein. Young domains are preferentially located at the N-terminus of the protein, indicating that, at least in vertebrates, novel functional sequences often emerge there. Furthermore, young domains show significantly higher non-synonymous to synonymous substitution rates than older domains using human and mouse orthologous sequence comparisons. This is also true when we compare young and old domains located in the same protein, suggesting that recently arisen domains tend to evolve in a less constrained manner than older domains. We conclude that proteins tend to gain domains over time, becoming progressively longer. We show that many proteins are made of domains of different age, and that the fastest evolving parts correspond to the domains that have been acquired more recently.

Evolutionary insights on C4 photosynthetic subtypes in grasses from genomics and phylogenetics

In plants, an oligogene family encodes NADP-malic enzymes (NADP-me), which are responsible for various functions and exhibit different kinetics and expression patterns. In particular, a chloroplast isoform of NADP-me plays a key role in one of the three biochemical subtypes of C4 photosynthesis, an adaptation to warm environments that evolved several times independently during angiosperm diversification. By combining genomic and phylogenetic approaches, this study aimed at identifying the molecular mechanisms linked to the recurrent evolutions of C4-specific NADP-me in grasses (Poaceae). Genes encoding NADP-me (nadpme) were retrieved from genomes of model grasses and isolated from a large sample of C3 and C4 grasses. Genomic and phylogenetic analyses showed that 1) the grass nadpme gene family is composed of four main lineages, one of which is expressed in plastids (nadpme-IV), 2) C4-specific NADP-me evolved at least five times independently from nadpme-IV, and 3) some codons driven by positive selection underwent parallel changes during the multiple C4 origins. The C4 NADP-me being expressed in chloroplasts probably constrained its recurrent evolutions from the only plastid nadpme lineage and this common starting point limited the number of evolutionary paths toward a C4 optimized enzyme, resulting in genetic convergence. In light of the history of nadpme genes, an evolutionary scenario of the C4 phenotype using NADP-me is discussed.