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Evolution, Coévolution et Biogéographie Historique dune association Hôte – Parasite: Un nouvel aperçu de lEvolution des Vertébrés Laboratoire : Biologie.

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1 Evolution, Coévolution et Biogéographie Historique dune association Hôte – Parasite: Un nouvel aperçu de lEvolution des Vertébrés Laboratoire : Biologie et Ecologie Tropicale et Méditerranéenne (UMR 5244) Equipe : Parasitologie Fonctionnelle et Evolutive

2 Publications Sinnappah et al., 2001 (Mol. Phylogenet. Evol.) Bentz et al., 2001 (Int. J. Parasitol.) Verneau et al., 2002 (Proc. R. Soc. Lond. B) Bentz et al., 2006 (J. Biogeogr.) + Travaux non publiés

3 1.Présentation du modèle biologique Hôte – Parasite, Vertébrés amphibies – Plathelminthes Polystomatidae 2. Phylogénie et classification 3. Evolution de la famille des Polystomatidae 4. Biogéographie historique des parasites damphibiens Anoures du Sous Ordre des Neobatrachia 5. Evolution des polystomes de tortues deau douce 6. Espèces parasites invasives ?

4 1.Présentation du modèle biologique Hôte – Parasite, Vertébrés amphibies – Plathelminthes Polystomatidae

5 Classe des Monogenea Sous-Classe Polyonchoinea Sous-Classe Heteronchoinea Infra Sous-Classe Oligonchoinea Infra Sous-Classe Polystomatoinea Famille Polystomatidae Genre Diplorchis Eupolystoma Mesopolystoma Metapolystoma Parapolystoma Parapseudopolystoma Polystoma Riojatrema Sundapolystoma Wetapolystoma Neodiplorchis Pseudodiplorchis Protopolystoma Pseudopolystoma Neopolystoma Polystomoides Polystomoidella Oculotrema Concinnocotyla Famille Sphyranuridae Sphyranura Daprès Boeger et Kritsky (2001) Amphibiens anoures urodèle Dipneuste urodèles Tortues deau douce Hippopotame

6 Les polystomes

7 Les Sphyranuridae

8 Particularités des Polystomatidae Spectre dhôtes = Tétrapodes Amphibiens anoures et urodèles Tortues deau douce Hippopotame africain et le dipneuste australien Distribution géographique des polystomes damphibiens Cosmopolite Distribution géographique des polystomes de tortues

9 Particularités des Polystomatidae (suite) Forte spécificité au niveau des hôtes au niveau du site dinfestation Cycle biologique Une espèce hôte amphibien = une espèce parasite…

10 Larves Adultes « Néoténiques » METAMORPHOSE Cycle biologique

11 Origine très ancienne ?

12 2. Phylogénie et classification

13 Un groupe parasite a coévolué avec un groupe hôte si ce groupe est : Monophylétique Sil trouve son origine chez lancêtre du groupe hôte en question

14 Triaenophorus nodulosus Bothriocephalus barbatus Bothriocephalus claviceps Concinnocotyla australensis Microcotyle erythrini Choricotyle chrsophrii Diclidophora luscae Polystomoides asiaticus Neopolystoma spratti Neopolystoma chelodinae Neopolystoma liewi Polystomoides bourgati Polystomoides malayi Polystomoides siebenrockiellae Pseudodiplorchis americanus Neodiplorchis scaphiopi Protopolystoma sp. Protopolystoma xenopi Sphyranura oligorchis Sundapolystoma chalconotae Eupolystoma sp. Eupolystoma alluaudi Polystoma nearcticum Polystoma lopezromani Polystoma cuvieri Polystoma baeri Metapolystoma brygoonis Polystoma integerrimum Polystoma gallieni Polystoma testimagna Polystoma umthakati Polystoma australis 0.01

15 Larves Adultes METAMORPHOSE Cycle biologique ventouses 2 ventouses 6 ventouses 2 ventouses

16 6 ventouses 6 ventouses 2 ventouses 6 ventouses Oligonchoinea 246

17 Classe des Monogenea Sous-Classe Polyonchoinea Sous-Classe Heteronchoinea Infra Sous-Classe Oligonchoinea Infra Sous-Classe Polystomatoinea Famille Polystomatidae Genre Diplorchis Eupolystoma Mesopolystoma Metapolystoma Parapolystoma Parapseudopolystoma Polystoma Riojatrema Sundapolystoma Wetapolystoma Neodiplorchis Pseudodiplorchis Protopolystoma Pseudopolystoma Neopolystoma Polystomoides Polystomoidella Oculotrema Concinnocotyla Famille Sphyranuridae Sphyranura Daprès Boeger et Kritsky (2001)

18 Classe des Monogenea Sous-Classe Polyonchoinea Sous-Classe Heteronchoinea Infra Sous-Classe Oligonchoinea Infra Sous-Classe Polystomatoinea Famille Polystomatidae Genre Diplorchis Eupolystoma Mesopolystoma Metapolystoma Parapolystoma Parapseudopolystoma Polystoma Riojatrema Sundapolystoma Wetapolystoma Neodiplorchis Pseudodiplorchis Protopolystoma Pseudopolystoma Sphyranura Neopolystoma Polystomoides Polystomoidella Oculotrema Concinnocotyla Daprès Sinnappah et al. (2001)

19 Pourquoi un développement incomplet ?

20 3. Evolution de la famille des Polystomatidae

21 Triaenophorus nodulosus Bothriocephalus barbatus Bothriocephalus claviceps Concinnocotyla australensis Microcotyle erythrini Choricotyle chrsophrii Diclidophora luscae Polystomoides asiaticus Neopolystoma spratti Neopolystoma chelodinae Neopolystoma liewi Polystomoides bourgati Polystomoides malayi Polystomoides siebenrockiellae Pseudodiplorchis americanus Neodiplorchis scaphiopi Protopolystoma sp. Protopolystoma xenopi Sphyranura oligorchis Sundapolystoma chalconotae Eupolystoma sp. Eupolystoma alluaudi Polystoma nearcticum Polystoma lopezromani Polystoma cuvieri Polystoma baeri Metapolystoma brygoonis Polystoma integerrimum Polystoma gallieni Polystoma testimagna Polystoma umthakati Polystoma australis 0.01 Origine = 425 Ma Daprès Verneau et al. (2002)

22 Espèce 1 Espèce 2 Espèce 5 Espèce 8 Espèce 7 Espèce 4 Espèce 6 Espèce 3 Extra-groupe Point dancrage t1 t3 t4 t0 t2

23 Outgroup 250 Ma 350 Ma Divergence 190 Ma Diversification des tortues Origine = 425 Ma Amniotes / Amphibiens Origine supposée des Anoures Chéloniens Amphibiens Dipneuste Oligonchoinea 90 Ma Am. du Sud - Afrique

24 4. Biogéographie historique des parasites damphibiens Anoures du Sous Ordre des Neobatrachia

25 Outgroup 90 Ma Origin = 425 Ma Polystomes de chéloniens damphibiens du dipneuste Oligonchoinea

26 P. umthakati P. testimagna P. australis P. sp. P. marmorati P. sp. P. baeri P. mangenoti P. sp. P. fuscus P. pelobatis P. gallieni P. integerrimum P. combesi P. sp. P. nearcticum P. lopezromani W. almae P. cuvieri M. brygoonis Eupolystoma Lignée africaine Espèces européennes Lignée eurafricaine Espèces américaines Modifié, daprès Bentz et al. (2001)

27 Phylogéographie du genre Polystoma, daprès Bentz et al. (2006) Origine sud américaine du genre Polystoma LAfrique, le dernier continent colonisé par Polystoma Quand ? Eupolystoma ? Parapolystoma Polystoma

28 6 lignées biogéographiques

29 Lévolution de ces lignées est-elle le reflet de lévolution de leurs hôtes (cospéciations) ? ou bien encore le reflet des événements de dispersion des hôtes à lintérieur et/ou à travers les aires géographiques ? Approches de cophylogénie et de biogéographie vicariante

30 Approche cophylogénétique TreeMap 1.0 (Page, 1994) Construction dun Tanglegram Réconciliation des arbres Hôte et Parasite

31 Daprès Charleston & Page (2002)

32 Approche cophylogénétique TREEMAP 2.0β (Charleston & Page, 2002) Coûts Codivergence = 0 Duplication = 1 Host switch = 1 Lineage loss = 1

33 Résultats obtenus

34 Hôtes Parasites

35 Leptodactylus fuscus Litoria aurea Phrynohyas venulosa Smilisca baudinii Hyla meridionalis Hyla cinerea Hyla versicolor Physalaemus cuvieri Schismaderma carens Bufo regularis Bufo typhonius Hyperolius sp Ptychadena mascareniensis Strongylopus grayii Rana temporaria Rana japonica Rhacophorus schlegelii Rhacophorus annamensis Rhacophorus calcaneus Rhacophorus orlovi Scaphiopus couchii Spea hammondii 1 of 5 | Co = 24, Sw = 3 (total distance: ), Du = 18, Lo = 35; total cost = 56

36 Leptodactylus fuscus Litoria aurea Phrynohyas venulosa Smilisca baudinii Hyla meridionalis Hyla cinerea Hyla versicolor Physalaemus cuvieri Schismaderma carens Bufo regularis Bufo typhonius Hyperolius sp Ptychadena mascareniensis Strongylopus grayii Rana temporaria Rana japonica Rhacophorus schlegelii Rhacophorus annamensis Rhacophorus calcaneus Rhacophorus orlovi Scaphiopus couchii Spea hammondii 2 of 5 | Co = 24, Sw = 3 (total distance: ), Du = 18, Lo = 35; total cost = 56

37 Leptodactylus fuscus Litoria aurea Phrynohyas venulosa Smilisca baudinii Hyla meridionalis Hyla cinerea Hyla versicolor Physalaemus cuvieri Schismaderma carens Bufo regularis Bufo typhonius Hyperolius sp Ptychadena mascareniensis Strongylopus grayii Rana temporaria Rana japonica Rhacophorus schlegelii Rhacophorus annamensis Rhacophorus calcaneus Rhacophorus orlovi Scaphiopus couchii Spea hammondii 3 of 5 | Co = 24, Sw = 3 (total distance: ), Du = 18, Lo = 35; total cost = 56

38 Leptodactylus fuscus Litoria aurea Phrynohyas venulosa Smilisca baudinii Hyla meridionalis Hyla cinerea Hyla versicolor Physalaemus cuvieri Schismaderma carens Bufo regularis Bufo typhonius Hyperolius sp Ptychadena mascareniensis Strongylopus grayii Rana temporaria Rana japonica Rhacophorus schlegelii Rhacophorus annamensis Rhacophorus calcaneus Rhacophorus orlovi Scaphiopus couchii Spea hammondii 4 of 5 | Co = 24, Sw = 3 (total distance: ), Du = 18, Lo = 35; total cost = 56

39 Leptodactylus fuscus Litoria aurea Phrynohyas venulosa Smilisca baudinii Hyla meridionalis Hyla cinerea Hyla versicolor Physalaemus cuvieri Schismaderma carens Bufo regularis Bufo typhonius Hyperolius sp Ptychadena mascareniensis Strongylopus grayii Rana temporaria Rana japonica Rhacophorus schlegelii Rhacophorus annamensis Rhacophorus calcaneus Rhacophorus orlovi Scaphiopus couchii Spea hammondii 5 of 5 | Co = 24, Sw = 3 (total distance: ), Du = 18, Lo = 35; total cost = 56

40 Conclusions Evolution parallèle ?

41 Approches de biogéographie vicariante DIVA 1.1 (Ronquist, 1997) Coûts Allopatric speciation = 0 Sympatric speciation = 0 Dispersal = 1 Extinction = 1

42 Approches de biogéographie vicariante TREEMAP 2.0β (Charleston & Page, 2002) Coûts Allopatric speciation = 0 Sympatric speciation = 1 Dispersal = 1 Extinction = 1

43 Reconstruction du Gondwana au Jurassique Inférieur, daprès Lawver et al. (1992)

44 Daprès McLoughlin (2001)

45 Amérique du Sud Afrique Australie Inde Holarctique 110 – 130 Ma 130 Ma 160 Ma Premier scénario

46 Amérique du Sud Afrique Australie Inde Holarctique 110 – 130 Ma 180 Ma 160 Ma Second scénario

47 Résultats obtenus Approche DIVA

48 P. Afrique P. Eurasie P. Afrique P. Eurasie P. Am. Sud P. Am. Centrale P. Am. Nord P. Am. du Sud P. Afrique P. Eurasie P. Inde P. Eurasie P. Australie Cladogramme des parasites et distribution Daprès Bentz et al., 2001 Daprès Bentz et al., 2006

49 Cladogramme des parasites simplifié et distribution P.1 Afrique P.1 Eurasie P.1 Am. Sud P.2 Am. Sud P.2 Afrique P.2 Eurasie P.1 Inde P.3 Eurasie P.1 Australie P.1 Am. Nord

50 P.1 Afrique P.1 Eurasie P.1 Am. Sud P.2 Am. Sud P.2 Afrique P.2 Eurasie P.1 Inde P.3 Eurasie P.1 Australie P.1 Am. Nord Gondwana S. Amérique - Europe Afrique - S. Amérique Inde Australie Afrique - S. Amérique Inde S. Amérique Afrique

51 Conclusions Vicariance biogéographique ?

52 Résultats obtenus Approche TREEMAP

53 Amérique du Sud Afrique Australie Inde Holarctique 110 – 130 Ma 130 Ma 160 Ma Premier scénario

54 00.18 Inde Australie Amérique du Sud Afrique 0.01 P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 Eurasie Aires géographiques Parasites

55 Eurasie Inde Australie Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. vanasi P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 1 of 6 | Co = 6, Sw = 3 (total distance: 0.615), Du = 32, Lo = 1; total cost = 36

56 Eurasie Inde Australie Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallienii P. testimagna P. marmorati P. lopezromanii P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 2 of 6 | Co = 6, Sw = 3 (total distance: 0.535), Du = 32, Lo = 1; total cost = 36

57 Eurasie Inde Australie Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 3 of 6 | Co = 6, Sw = 2 (total distance: 0.41), Du = 32, Lo = 3; total cost = 37

58 Eurasie Inde Australie Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 4 of 6 | Co = 6, Sw = 1 (total distance: 0.205), Du = 32, Lo = 6; total cost = 39

59 Eurasie Inde Australie Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 5 of 6 | Co = 6, Sw = 0, Du = 32, Lo = 12; total cost = 44

60 Eurasie Inde Australie Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 6 of 6 | Co = 4, Sw = 4 (total distance: 0.745), Du = 34, Lo = 0; total cost = Ma -130 Ma

61 Amérique du Sud Afrique Australie Inde Holarctique 110 – 130 Ma 180 Ma 160 Ma Second scénario

62 0.1 Eurasie Australie Inde Amérique du sud Afrique 0.01 P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 Aires géographiques Parasites

63 Eurasie Australie Inde Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. uvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 1 of 5 | Co = 6, Sw = 2 (total distance: 0.41), Du = 32, Lo = 3; total cost = 37

64 2 of 5 | Co = 6, Sw = 1 (total distance: 0.215), Du = 32, Lo = 6; total cost = 39 Eurasie Australie Inde Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi P. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1

65 Eurasie Australie Inde Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 3 of 5 | Co = 6, Sw = 0, Du = 32, Lo = 14; total cost = 46

66 Eurasie Australie Inde Amérique du sud afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani naevius nearcticum spHC almae sp2 cuvieri alluaudi sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 4 of 5 | Co = 6, Sw = 2 (total distance: 0.41), Du = 32, Lo = 3; total cost = 37

67 Eurasie Australie Inde Amérique du Sud Afrique P. sp D. ranae P. integerrimum P. dawiekoki P. gallieni P. testimagna P. marmorati P. lopezromani P. naevius P. nearcticum P. spHC W. almae P. sp2 P. cuvieri E. alluaudi E. sp1 P. indicum P. spRO P. spRA P. spRV1 5 of 5 | Co = 6, Sw = 3 (total distance: 0.6), Du = 32, Lo = 0; total cost = 35

68 Conclusions Vicariance biogéographique : oui très certainement.

69 Neodiplorchis scaphiopi Polystoma integerrimum Polystoma dawiekoki Polystoma gallieni Polystoma testimagna Polystoma marmorati Polystoma lopezromani Polystoma naevius Polystoma nearcticum Polystoma sp. [H.c.] Wetapolystoma almae Polystoma cuvieri Eupolystoma alluaudi Polystoma sp. [L.m.] Eupolystoma vanasi Pseudodiplorchis americanus Protopolystoma xenopodis Diplorchis ranae Parapolystoma sp. [L.g.] Polystoma sp. [R.a.] Polystoma sp. [R.v.] Polystoma indicum Polystoma sp. [R.o.] Africa South America North America Central America Europe Africa Europe Africa South America India Japan China Australia Japan (Outgroups) ?

70 Neobatrachia Archaeobatrachia (extra-groupe) Nasikabatrachidae + Sooglossidae Myobatrachidae Hyloidea « sensu stricto » Ranoidea Inde et Seychelles Australie et Af. du Sud « Amérique » « Afrique » Daprès Biju et Bossuyt (2003)

71 Hôtes Parasites Amérique du Sud Inde Australie Afrique parasites de Biogéographie historique et calibrations moléculaires

72 Evolution des amphibiens

73 Approche non conventionnelle ?

74 Marqueurs mitochondriaux saturation Marqueurs nucléaires non informatifs Marqueurs mitochondriaux saturation Marqueurs nucléaires informatifs Temps Inde Australie Am. du Sud Afrique Australie Inde Afrique Am. du Sud


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