Origine, Structure et Evolution de la Biodiversité

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ELIAS Marianne

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Marianne Elias
Chef d’équipe CNRS, UMR 7205

Muséum National d’Histoire Naturelle
45 rue Buffon, 75005, Paris, France
elias_at_mnhn.fr
melias2008_at_gmail.com
+33 1 40 79 37 90

CV

Depuis 2010 chercheur CNRS (CR2) au Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris, France

2009. Postdoc, Imperial College London, UK
2005 – 2008. Postdoc, Universités de Edinburgh et Cambridge, UK
2001 – 2004. Postdoc, Universités de Helsinki et Oulu, Finland
1996 – 2000. PhD en Biologie Evolutive, Université Montpellier II, France.

Equipe

Donna Lisa de Silva, postdoc
Melanie Mcclure, postdoc
Nicolas Chazot, thésard
Yann Le Poul, thésard
Agnès Bulski, assistante ingénieur

Principaux thèmes de recherche

Le grand nombre d’espèces présentes sur terre, et particulièrement dans les ‘points chauds’ de diversité, constitue un défi pour la biologie évolutive moderne. Afin d’appréhender l’origine et l’évolution d’une telle diversité, je m’intéresse 1) aux facteurs impliqués dans la spéciation, et 2) aux processus dynamiques qui permettent la coexistence de multiples espèces. Nous envisageons ces questions dans une perspective évolutive, où les processus historiques et écologiques sont examinés conjointement, à différentes échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, nous travaillons aussi bien à l’échelle de tout un groupe taxonomique, qui porte la signature des évènements qui ont façonné la diversité de ce groupe, qu’à l’échelle de la communauté, où les espèces interagissent. Parce que l’analyse des patrons de diversification d’un groupe ne peut se faire sans une excellente connaissance de la taxonomie de ce groupe, nous nous attachons également à établir ou réviser la systématique des groupes étudiés.

Nous utilisons principalement les papillons ithomiines (Nymphalidae : Ithomiini, 360 espèces) comme groupe modèle. Les ithomiines forment une tribu néotropicale diversifiée, qui occupe les forêts humides à des altitudes variées. Toutes les espèces participent au mimétisme de type müllerien : des espèces non-comestibles qui coexistent convergent pour leurs coloration alaires avertissantes, diminuant ainsi le coup per-capita de la prédation (mimétisme mutualiste). Les papillons mimétiques forment des anneaux mimétiques localement (Figure 1), qui comportent plusieurs espèces partageant les mêmes colorations avertissantes.

Figure 1. Quatre anneaux mimétiques ithomiine à Añangu

Projets

Patrons de diversification des papillons ithomiines

Membres de l’équipe impliqués : Nicolas Chazot, Lisa de Silva

Principaux collaborateurs : Chris Jiggins, U Cambridge, Keith Willmott, U. Florida, Mathieu Joron, MNHN, Jim Mallet, U. Harvard, Gerardo Lamas, U Lima, Kanchon Dasmahapatra, U York, André Freitas, U Campinas, Sandra Uribe, U Medellin, Andrew Brower, MTSU, Hélène Morlon, Ecole Polytechnique Paris

La taxonomie des ithomiines est relativement bien établie, mais elle comporte encore de nombreuses incertitudes. Afin de résoudre ces incertitudes, nous générons des hypothèses phylogénétiques pour les genres étudiés en nous efforçant d’obtenir la couverture taxonomique la plus complète possible (représentation de toutes les espèces et du plus grand nombre possible de races géographiques). Ces phylogénies sont établies à partir de marqueurs moléculaires, mais ces données sont également combinées à la description et l’analyse de caractères morphologiques, effectuées par nos collaborateurs. Afin de départager le rôle de différents facteurs dans la diversification, nous utilisons les phylogénies complètes évoquées ci-dessus pour analyser les patrons spatio-temporels de spéciation et tester différents scénarios évolutifs. En particulier, nous recherchons des signatures phylogénétiques de radiations adaptatives (diminution densité-dépendante du taux de spéciation au cours du temps), et nous testons l’impact de différentes adaptations dans la diversification des groupes étudiés (par exemple l’adaptation à l’altitude, les patrons de coloration mimétiques ou bien les plantes-hôtes des larves ; Figure 2).

Figure 2 : Phylogénie moléculaire complete du genre Napeogenes, montrant la reconstruction par maximum de vraisemblance de la niche altitudinale (blanc = altitude élevée, gris = altitude moyenne, noir = basse altitude). Les changements de niche altitudinales sont significativement associés aux évènements de spéciation (Elias et al. 2009, Molecular Ecology).

Les phylogenies des genres/sous-tribus Ithomia, Napeogenes, Oleriina, Mechanitis, Melinaea, Hypothyris et Hyalyris sont publiées, ou sur le point de l’être. Nous générons actuellement les phylogénies des tribus Dircennini et Godyrindini. Toutes ces phylogénies comprennent le plus grand nombre possible de races géographiques et conduisent souvent à des révisions taxonomiques. Nous obtenons également des séquences pour des espèces qui appartiennent à des genres peu diversifiés, afin de générer une phylogenie au niveau de l’espèce de toute la tribu ithomiine (projet de thèse de Nicolas Chazot).

Ecologie phylogenetique des communautés

Membres de l’équipe impliqués : Nicolas Chazot, Yann LePoul, Agnès Bulski

Principaux collaborateurs : Chris Jiggins, U Cambridge, Keith Willmott, U. Florida, Zach Gompert, U Wyoming, Ryan Hill, U Berkeley, Jérôme Murienne, U Toulouse, Colin Fontaine, MNHN, Frank van Veen, U Exeter

Les forces qui gouvernent l’assemblage des communautés (guildes) sont complexes, et peuvent être classées en trois catégories : les forces ‘neutres’ (dispersion, dérive), l’adaptation locale, et les interactions entre espèces. Seule une perspective évolutive, tenant compte de la proximité phylogénétique entre espèces, permet de rendre compte des rôles respectifs de ces différentes forces. En utilisant pour modèle les papillons ithomiines, nous mesurons l’abondance des espèces qui coexistent et nous utilisons les phylogénies de ces espèces pour explorer à différentes échelles spatiales (communauté locale, région) l’importance de l’inertie phylogénétique, de l’adaptation locale (micro ou macrohabitat) et des interactions entre espèces (compétition, mutualisme – en l’occurrence le mimétisme, Figure 3). Cette démarche empirique est complétée par une approche théorique qui permet de générer des prédictions. Dans ce qui précède, seul un niveau trophique est pris explicitement en compte (même si d’autres niveaux interviennent implicitement, comme les prédateurs ou les ressources). Nous nous intéressons également à la structure des réseaux d’interaction à plusieurs niveaux trophiques explicites (en prenant en compte les relations phylogénétiques des espèces de chacun de ces niveaux), en particulier les relations papillons – plantes-hôtes, et les réseaux trophiques plantes / pucerons / parasitoides primaires / parasitoides secondaires.

Figure 3. Le mimétisme cause de la convergence pour la niche de microhabitat chez les papillons ithomiines.. Les paires d’espèces qui partagent les mêmes colorations avertissantes (gauche) sont écologiquement plus proches que celles qui portent des colorations différentes, et plus proches qu’attendu du fait de la phylogenie (Elias et al. 2008, PLoS Biology)

L’écologie de la speciation

Membres de l’équipe impliqués : Melanie McClure, Lisa de Silva

Principaux collaborateurs : Jim Mallet, U Harvard, Mathieu Joron MNHN, Zach Gompert, U Wyoming, Annabel Whibley, MNHN, Kanchon Dasmahaptra, U York

Nous utilisons les espèces du genre Melinaea et l’espèce Oleria onega pour tester expérimentalement le rôle de différents facteurs, tels que le patron de coloration, la plante hôte, le microhabitat et les phéromones dans l’isolement reproducteur entre taxons parapatriques. En parallèle, nous explorons la structure génétique des populations de ces taxons en utilisant des marqueurs générés par du séquençage haut-débit.

Bibliographie

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Livres et chapîtres de livres

Alain K, Alizon S, Aumeeruddy-Thomas Y, Bary M, Blanchet M, Bonenfant C, Demeulenaere E, Devictor V, Elias M, Eloy L, Fleury C, Jenouvrier S, Langlais A, Maris V, Mathevet R, Meinard Y, Not F, Prévot-Julliard A-C, Puijalon S, Pujol B, Rodrigues A, Schmeller D & C Smadja. 2010. BiodiversitéS, Nouveaux Regards sur le Vivant. Le Cherche Midi.
McKey DB, Elias M, Pujol B & A Duputié. In press. Ecological approaches to crop domestication. In : Gepts P, Bettinger R, Brush SB, Famula T, McGuire PE & CO Qualset eds. Biodiversity in Agriculture : Domestication, Evolution and Sustainability. Cambridge, UK. Cambridge University Press
Elias M, 2000. Le manioc chez les Makushi : une richesse à valoriser. In Grenand P (ed) Les Peuples des Forêts Tropicales aujourd’hui, Volume IV, Région Caraïbes – Guyanes, Bélize, pp.201-222. Programme Avenir des Peuples des Forêts Tropicales, CE DGVIII. Bruxelles.

Editorial activities