prometteuse pour comprendre l’effet d’environnements stressants sur des traits écologiques
importants, comme la biologie des espèces, les interactions entre espèces, la structure des
communautés, et même la biodiversité (Holt 1997). Parmi ces systèmes, les mieux connus
sont probablement ceux qui impliquent des interactions coévolutives entre hôtes et parasites
(Thompson 2006). La coévolution antagoniste, c’est à dire l’évolution réciproque des
défenses d’un hôte et des contre-défenses d’un parasite, est sans doute omniprésente.
Comment les organismes s’adaptent-ils à des conditions stressantes, et quelles en sont les
conséquences sur les interactions fortes avec d’autres espèces ? Cette thèse abordera ces
questions de base, ainsi qu’une série d’autres questions plus détaillées, par étude
expérimentale d’associations hôte-parasite. Pour les humains ou pour d’autres vertébrés, les
processus occasionnés se dérouleraient à l’échelle de plusieurs générations, c'est-à-dire sur
des années, voire des décennies. Mais pour les microorganismes, cela ne représente que
quelques jours, semaines ou mois. Par conséquent, étudier la réponse écologique de ces
systèmes à des variations environnementales implique presque inévitablement d’étudier aussi
leur réponse évolutive. Ces recherches ouvrent une perspective passionnante : montrer la
façon dont les limites adaptatives des hôtes bactériens et des parasites qui co-évoluent avec
eux créent des patrons de diversité, des compromis évolutifs sur les traits d’histoire de vie, et
des mécanismes générateurs de diversité, comme les taux de mutation.
Nous utiliserons dans cette thèse une approche d’évolution expérimentale, qui permet de
tester des hypothèses de base. En évolution expérimentale, des populations isogéniques
peuvent être propagées par réplication à grande échelle, dans des environnements contrôlés
avec soin (Jessup et al. 2004). Idéalement, les changements de stratégies du parasite ou de
l’hôte doivent pouvoir être directement attribués à une variable manipulée expérimentalement,
plutôt qu’à d’autres variations environnementales ou génétiques (Lenski et al. 1991). De plus,
les tailles de population importantes et les courtes durées de génération de ces organismes
favorisent une évolution rapide, et la facilité de leur stockage à long terme permet de
comparer directement des états ancestraux avec des états évolués. Grâce à la simplicité de la
génétique et de la biologie des microbes, il est facile de mesurer les caractéristiques d’histoire
de vie qui influencent l’impact des pathogènes.
Le premier objectif de cette thèse sera d’évaluer les prédictions théoriques de l’adaptation à
des environnements marginaux, et, plus généralement, de l’adaptation et de la co-évolution le
long d’un gradient allant d’un environnement bénin à un environnement stressant (Bridle &
Vines 2007). La théorie prédit que le fait qu’une espèce puisse ou non s’adapter, et que la
vitesse de son éventuelle adaptation, dépendent (i) des différences de niveau de stress entre les
habitats reliés par migration, (ii) des taux de migration (y compris les flux de mutants et les
flux numériques), et (iii) des mécanismes génétiques sous-jacents à l’adaptation (Hochberg &
van Baalen 1998; Hochberg et al. 2000; Holt et al. 2003).
Le second objectif de cette thèse sera de déterminer expérimentalement la façon dont des
perturbations de l’environnement influencent l’évolution de la résistance de l’hôte à un
pathogène spécifique, et d’en élucider les conséquences pour l’évolution de l’histoire de vie
de l’hôte. La question d’une réponse adaptative combinée, concernant à la fois l’hétérogénéité
temporelle de l’environnement et les pathogènes, a jusqu’ici reçu peu d’attention dans un
contexte d’évolution expérimentale (Morgan et al. 2004; Buckling et al. 2006; Bull et al.
2006).
Pour atteindre ces objectifs, nous mesurerons notamment la densité des phages et des