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Perturbations
         environnementales
Quels impacts sur la diversité
     et la spécificité dans un
  système hôte-pathogène ?

  Timothée Poisot & Michael E Hochberg
                 Université Montpellier 2
     Institut des Sciences de l’Evolution
        timothee.poisot@univ-montp2.fr
LA SPÉCIFICITÉ (IN A NUTSHELL)




Gamme d’activités vs. performance




       Biotique et abiotique




Jack of all trades is master of none ?
Spéciation     Richesse     Modèle génétique    Les interactions sont
                                                       complexes

                Compétition        Coûts




  Dynamique
                Spécificité        Fitness
                                                 Faire des prédictions est
démographique
                                                         difficile !
UN TRAIT EN (CO)ÉVOLUTION                                SP




                                                                      ists an
                                                                            U
                                                                      coevo
                                                                      (Fig. 1
                                                                      is con
                             Coexistence!                             2000;
                                                                      phage
                                                                      Carlo
                                                                            F
                                                                      growt
                                                                      evolve
Figure 4.  Host range at the individual level. Frequency of phage     variat
isolates sampled from one coevolved and one evolved popula-           replic
                  Poullain et al. 2008, Coberly et al. 2009
tion, with a given infectivity range (number of coevolved bacterial   effect
ET UN ENVIRONNEMENT QUI CHANGE




      Wilson & Yoshimura, 1994
UNE PERTURBATION, C’EST…



                    Fréquence

                                         Type



Mortalité    Perturbation              Ressources



                                       Dynamique

                    Intensité
A CHAQUE PERTURBATION



Populations             Ressources




                                     Différents taux
                                      de mortalité




         Perturbation
        mortalité de masse
       retour des ressources
DEUX TYPES D’HÉTÉROGÉNÉITÉ




                                                            1.0
            4




                                                            0.8
            3




                                                            0.6
Condition

            2




                                                            0.4
            1




                                                            0.2
                    Hétérogénéité temporelle                            Hétérogénéité spatiale
            0




                0     50   100    150     200   250   300   0.0   0.0    0.2   0.4   0.6   0.8   1.0

                                 Temps
NOTRE QUESTION




Communautés simples     Spécificité                   Complexité naturelle




                               Type de
       Investissement                              Coexistence
                              stratégies

                Trois aspects considérés dans ce travail
Notre modèle couple
 Entrée de
ressources
                      Ressources
                                    Sortie de
                                   ressources
                                                    la dynamique des
                                                       populations
                                                            et
                                                l’architecture génétique
                        Hôtes
 Mortalité de masse
   Compétition




                                                L’hôte et le pathogène
          et




                                                mutent et s’éteignent
                      Pathogènes    Progénie

                                                 Epistasie antagoniste
                                                     (compromis)
MESURER LA SPÉCIFICITÉ
                  (en éliminant l’adaptation)




Spec.       Adapt.                     Spec.         Adapt.




              Un nouvel indicateur de spécificité
basé sur la différence de performance entre hôtes successifs
                    Poisot & Hochberg (in prep.)
1.0




                                                           Mortalité
                                                          99 %         50 %
                                                          90 %         None

                                                                                  Plus de survie = plus
                 0.8




                                                                                    d’infectivité et de
                                                                                        résistance
                 0.6
Investissement
                 0.4




                                                                                 Des perturbations trop
                 0.2




                                                                                  fréquentes empêchent
                                                                                l’évolution de l’infectivité
                 0.0




                       0.05     0.10        0.20             0.50        1.00
                              Fréquence de perturbation
1.0
              0.8




                                                                     La spécificité maximale est
              0.6




                                                                           atteinte pour des
Spécificité




                                                                        perturbations moins
              0.4




                                                                         fréquentes quand la
                                                                         mortalité augmente
              0.2
              0.0




                    0.05     0.10        0.20          0.50   1.00
                           Fréquence de perturbation
0.4




                     Mortalité
                    99 %         50 %
                    90 %         None
                                                                           La diversité est maximale
                                                                            pour des perturbations
              0.3




                                                                              fréquentes quand la
                                                                               mortalité est faible
Coexistence
              0.2
              0.1




                                                                           Une plus grande mortalité
                                                                           décale ce patron vers les
                                                                              fréquences faibles
              0.0




                      0.05         0.10        0.20          0.50   1.00
                                 Fréquence de perturbation
Ressource 1

                                                               Ressource 2

                                                                    Phage




                                                               Ressource 1

                                                               Ressource 2

                                                                    Phage
                                                                             ET MAINTENANT?




Niche fondamentale vs. niche réalisée : le rôle du pathogène


                                                               Ressource 1

                                                               Ressource 2
TAKE HOME MESSAGES


   L a s péc ific i té
   dép e n d de l a                                        La coév olu tio n re nd
                                                                po ss ible la
f réq ue n c e e t                                          co ex isten ce avec
                    de
l’i n te n s i té de                                          de s va riatio ns
                     s                                         te m po re lle s
pe rt u r b at io n
                    s




                          L’i n ve s t i s s e me n t
                          da  n s l’i n f e c t i v i té
                          e s t déte r m i né p a r
                           l’e n v i ro n ne me n t
Timothée Poisot

Financé par une bourse
doctorale CNRS/Région


                         Merci de votre attention

Michael E Hochberg

Financé par le contrat
ANR «COMUTE»

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Slides PPD

  • 1. Perturbations environnementales Quels impacts sur la diversité et la spécificité dans un système hôte-pathogène ? Timothée Poisot & Michael E Hochberg Université Montpellier 2 Institut des Sciences de l’Evolution timothee.poisot@univ-montp2.fr
  • 2. LA SPÉCIFICITÉ (IN A NUTSHELL) Gamme d’activités vs. performance Biotique et abiotique Jack of all trades is master of none ?
  • 3. Spéciation Richesse Modèle génétique Les interactions sont complexes Compétition Coûts Dynamique Spécificité Fitness Faire des prédictions est démographique difficile !
  • 4. UN TRAIT EN (CO)ÉVOLUTION SP ists an U coevo (Fig. 1 is con Coexistence! 2000; phage Carlo F growt evolve Figure 4. Host range at the individual level. Frequency of phage variat isolates sampled from one coevolved and one evolved popula- replic Poullain et al. 2008, Coberly et al. 2009 tion, with a given infectivity range (number of coevolved bacterial effect
  • 5. ET UN ENVIRONNEMENT QUI CHANGE Wilson & Yoshimura, 1994
  • 6. UNE PERTURBATION, C’EST… Fréquence Type Mortalité Perturbation Ressources Dynamique Intensité
  • 7. A CHAQUE PERTURBATION Populations Ressources Différents taux de mortalité Perturbation mortalité de masse retour des ressources
  • 8. DEUX TYPES D’HÉTÉROGÉNÉITÉ 1.0 4 0.8 3 0.6 Condition 2 0.4 1 0.2 Hétérogénéité temporelle Hétérogénéité spatiale 0 0 50 100 150 200 250 300 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Temps
  • 9. NOTRE QUESTION Communautés simples Spécificité Complexité naturelle Type de Investissement Coexistence stratégies Trois aspects considérés dans ce travail
  • 10. Notre modèle couple Entrée de ressources Ressources Sortie de ressources la dynamique des populations et l’architecture génétique Hôtes Mortalité de masse Compétition L’hôte et le pathogène et mutent et s’éteignent Pathogènes Progénie Epistasie antagoniste (compromis)
  • 11. MESURER LA SPÉCIFICITÉ (en éliminant l’adaptation) Spec. Adapt. Spec. Adapt. Un nouvel indicateur de spécificité basé sur la différence de performance entre hôtes successifs Poisot & Hochberg (in prep.)
  • 12. 1.0 Mortalité 99 % 50 % 90 % None Plus de survie = plus 0.8 d’infectivité et de résistance 0.6 Investissement 0.4 Des perturbations trop 0.2 fréquentes empêchent l’évolution de l’infectivité 0.0 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00 Fréquence de perturbation
  • 13. 1.0 0.8 La spécificité maximale est 0.6 atteinte pour des Spécificité perturbations moins 0.4 fréquentes quand la mortalité augmente 0.2 0.0 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00 Fréquence de perturbation
  • 14. 0.4 Mortalité 99 % 50 % 90 % None La diversité est maximale pour des perturbations 0.3 fréquentes quand la mortalité est faible Coexistence 0.2 0.1 Une plus grande mortalité décale ce patron vers les fréquences faibles 0.0 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00 Fréquence de perturbation
  • 15. Ressource 1 Ressource 2 Phage Ressource 1 Ressource 2 Phage ET MAINTENANT? Niche fondamentale vs. niche réalisée : le rôle du pathogène Ressource 1 Ressource 2
  • 16. TAKE HOME MESSAGES L a s péc ific i té dép e n d de l a La coév olu tio n re nd po ss ible la f réq ue n c e e t co ex isten ce avec de l’i n te n s i té de de s va riatio ns s te m po re lle s pe rt u r b at io n s L’i n ve s t i s s e me n t da n s l’i n f e c t i v i té e s t déte r m i né p a r l’e n v i ro n ne me n t
  • 17. Timothée Poisot Financé par une bourse doctorale CNRS/Région Merci de votre attention Michael E Hochberg Financé par le contrat ANR «COMUTE»