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Lara, Enrique
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Lara, Enrique
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- PublicationAccès libreAssessing the responses of Sphagnum micro-eukaryotes to climate changes using high throughput sequencing(2020-9-18)
; ; ; - PublicationAccès libreExploration and characterization of "Amoebozoa" diversity and investigation of their diversity patterns at regional and global scales(2020)
; ; La diversité mondiale des eucaryotes est dominée par des organismes (principalement) unicellulaires appelés protistes. Parmi eux, les Amoebozoa sont l'un des groupes les plus abondants, diversifiés et caractéristiques du sol, jouant ainsi des rôles importants dans le fonctionnement des écosystèmes. Cependant, leur étude a été entravée par la difficulté de les détecter et le manque de traits morphologiques stables dans la plupart des groupes. Toutefois, certains amibozoaires comme les Hyalospheniformes (Arcellinida) produisent une thèque (c.-à-d. une coquille) caractéristique qui facilite leur identification, et sont donc considérées comme un groupe modèle approprié pour étudier les schémas de répartition de la diversité. Le développement récent du barcoding moléculaire a considérablement aidé pour l’identification taxonomique, tandis que le métabarcoding a permis de révéler la composition des communautés microbiennes sans biais d'observation et de culture. Ces méthodes se sont révélées efficaces pour plusieurs groupes microbiens, mais seulement quelques études ont été conçues pour les Amoebozoa et les protocoles disponibles sont encore assez rares. Les objectifs de ma thèse étaient alors 1) améliorer et développer des méthodes moléculaires pour étudier la diversité et l'écologie des amibozoaires, 2) estimer la diversité taxonomique et fonctionnelle présente dans le sol, 3) améliorer la taxonomie et phylogénie de cette diversité afin d'établir une base solide pour de futures recherches et 4) caractériser les facteurs écologiques susceptibles d'influencer la diversité microbienne à l'échelle locale, continentale et mondiale. Nous avons d'abord identifié un nouveau marqueur moléculaire pour étudier plusieurs groupes d’arcellinides, qui s'est révélé efficace pour discriminer des taxons proches et étudier simultanément les relations phylogénétiques profondes entre des taxons éloignés (chapitre 2). De plus, nous avons également adapté un protocole de métabarcoding pour étudier le genre Nebela avec des amorces COI spécifiques et une résolution taxonomique fine (chapitre 6). Ensuite, nous avons isolé, cultivé et décrit le premier membre d'un clade environnemental d’amibozoaires évolutivement très divergent (chapitre 3). Cette amibe, l'une des plus petites espèces d'amibes décrites, présente un cycle de vie unique avec une alternance de trophozoïtes actifs phagotrophes et de ramifications osmotrophes ressemblant aux champignons. Sa présence a été fréquemment reportée dans de nombreuses études de métabarcoding du sol, mais cet organisme n'avait jamais été caractérisé auparavant. En revanche, les Hyalospheniformes sont connus depuis les travaux d’Ehrenberg au XIXe siècle. Cependant, leur diversité au niveau de l’espèce reste mal caractérisée. Dans le chapitre 4, nous avons montré que l'espèce emblématique d’amibe à thèque, Nebela militaris, n'appartenait pas au genre Nebela, mais constituait une entité distincte dans l'arbre des Hyalospheniformes. Par conséquent, nous avons érigé le nouveau genre Alabasta pour cette espèce (chapitre 4). De plus, nous avons montré que la diversité des Hyalospheniformes avait été largement sous-estimée. En effet, nos résultats morphologiques et moléculaires ont révélé la présence de plusieurs espèces au sein des genres Apodera, Alocodera et Padaungiella. Cette nouvelle diversité a des impacts sur la biogéographie microbienne, car Apodera vas et Alocodera cockayni étaient auparavant considérées comme deux espèces non-cosmopolites avec des aires de répartition géographique très étendues et de grandes tolérances écologiques. Par conséquent, nous avons montré que la situation était beaucoup plus complexe, suggérant l'existence d'endémismes locaux étroits et de spécialistes écologiques, à l'instar des genres Hyalosphenia et Nebela (chapitre 5). Finalement, nous avons exploré la diversité du genre Nebela le long d’un gradient d’élévation (chapitre 6). Nous avons observé une diminution de l’abondance et de la diversité en haute altitude ce qui correspond à un effet typique de « milieu de domaine ». Notre étude a également révélé plusieurs phylotypes inconnus limités à de hautes altitudes qui semblent présenter une exclusion réciproque avec des taxons généralistes présents à des altitudes inférieures. En conclusion, cette thèse met en évidence que des méthodes moléculaires associées à des observations morphologiques robustes sont efficaces pour révéler et décrire la diversité des Amoebozoa. De plus, ces organismes microbiens possèdent des schémas biogéographiques et macro-écologiques similaires aux animaux, plantes et champignons, dès lors que ces groupes sont étudiés au même rang taxonomique, c'est-à-dire au niveau de l'espèce. ABSTRACT The world eukaryotic diversity is dominated by (mostly) single-celled organisms referred to as protists. Among them, the Amoebozoa are one of the most numerous, diverse and characteristic groups in soil, thus playing important roles in ecosystem functioning. However, their study has been impeded by the difficulty in detecting them and the lack of stable morphological traits in most groups. Nevertheless, some amoebozoans such as the Hyalospheniformes (Arcellinida) are characterized by a self-constructed test (i.e. shell) which facilitates their identification, and are then considered as a suitable model group for investigating diversity patterns of repartition. The recent development of DNA barcoding has helped considerably taxonomic identification, whereas metabarcoding has allowed revealing microbial community composition without observational and cultivation biases. These methods have proved efficient for several microbial groups, but only few studies have been designed for Amoebozoa and available protocols are still rather scarce. The aims of my thesis were then to 1) improve and develop molecular methods to study the amoebozoan diversity and ecology, 2) estimate their taxonomic and functional diversity in the soil, 3) improve the taxonomic and phylogenetic frame for this diversity in order to build a sound basis for further research and 4) characterize the ecological drivers which are likely to influence microbial diversity at local, continental and global scales. We first identified a new molecular marker to survey arcellinids taxa, which proved to be efficient for discriminating closely-related taxa and simultaneously investigating deep relationships among distant taxa (Chapter 2). In addition, we also adapted a metabarcoding protocol with specific COI primers to survey the diversity within the genus Nebela at a fine taxonomical resolution (Chapter 6). Then, we isolated, cultivated and described the first member of a deep-branching environmental clade of Amoebozoa (Chapter 3). This amoeba, one of the smallest amoeboid species described, presents a unique life cycle with an alternation of phagotrophic active trophozoites and osmotrophic fungi-like ramifications. Its presence has been pervasively reported in many soil metabarcoding studies, but this organism had never been characterized. By contrast, Hyalospheniformes are known since the works of Ehrenberg in the 19th century. However, their diversity at the species level remains poorly characterized. In chapter 4, we showed that the iconic testate amoeba species Nebela militaris did not belong to genus Nebela but branched as a separate entity in the Hyalospheniformes tree. Therefore, we erected the new genus Alabasta for this species (Chapter 4). In addition, we demonstrated that Hyalospheniformes diversity had been greatly underestimated. Indeed, our morphological and molecular results have revealed the presence for several species within the genera Apodera, Alocodera and Padaungiella. This new diversity has implications on microbial biogeography as Apodera vas and Alocodera cockayni were previously considered as two non-cosmopolite species with very broad geographical ranges and large ecological tolerances. Furthermore, we showed that the situation was far more complex, suggesting the existence of narrow local endemisms and ecological specialists, similarly to genera Hyalosphenia and Nebela (Chapter 5). Finally, we explored the diversity patterns of the genus Nebela along an elevation gradient (Chapter 6). We observed a decrease of abundance and diversity in high elevation corresponding to a typical mid-domain effect. Our study also revealed several unknown phylotypes restricted to the higher elevation that seemed to present competitive exclusion with the generalist taxa from lower elevation. In conclusion, this thesis highlights that molecular methods associated to robust morphological observations are efficient to reveal and describe the diversity of Amoebozoa. Furthermore, these microbial organisms display biogeographical and macroecological patterns similarly to animals, plants and fungi, when all groups are studied at the same taxonomical rank, i.e. species level. - PublicationAccès libreA molecular approach to microeukaryotic diversity, ecology and biogeography associated with Sphagnum mosses(2017)
; Malgré le fait que les micro-eucaryotes composent la majeure partie de la biodiversité terrestre et jouent de nombreux rôles essentiels dans le maintien des écosystèmes, la connaissance de leur diversité, de leur écologie ainsi que de leurs aires de répartition reste très lacunaire. Dans ce sens, les objectifs de cette thèse sont 1) d’accroître la connaissance de la diversité des micro-eucaryotes 2) de caractériser les préférences écologiques et de déterminer quelles sont les principales variables qui influencent la composition des communautés et enfin 3) de comprendre les règles qui dirigent les communautés à l’échelle locale et globale. Pour atteindre ces objectifs, un milieu spécifique a été sélectionné : la "sphagnosphère", celui-ci désigne l’eau interstitielle sous l’influence des mousses de sphaignes (Sphagnum). Cet environnement est un excellent modèle en biologie car il se caractérise par une faible teneur en éléments nutritifs, un faible pH, des quantités élevées d’acides organiques et une grande stabilité dans le temps.
Nous avons d’abord exploré la diversité de deux groupes de protistes vivant dans les sphaignes. Le premier groupe est le genre Nebela (Arcellinida, Hyalospheniidae), un groupe d’amibes à thèque composé d’espèces étroitement apparentées. Nous avons décrit formellement la plus abondante et l’avons nommée Nebela gimllii en raison de la taille de sa thèque. Les différents profils de communautés ont révélé que les espèces ne sont pas distribuées de manière aléatoire dans les tourbières. Au contraire, nous avons observé un fort groupement phylogénétique dans les zones oligotrophes, ce qui suggère que les teneurs faibles en azote exercent une forte pression environnementale. Nous avons également étudié la diversité moléculaire du clade d’Oomycota. Ce sont des stramenopiles qui se composent de nombreux parasites d’animaux, de champignons et de végétaux, ainsi que d’espèces saprotrophes. Nous avons révélé une grande diversité dans ce clade ce qui était inattendu pour des organismes osmotrophes vivant dans des habitats oligotrophes. De plus, la plupart des phylotypes trouvés ne sont pour le moment pas décrits morphologiquement ni génétiquement, ce qui suggère l’existence d’organismes hautement spécialisés.
Nous avons également étudié la diversité des micro-eucaryotes vivant dans des Sphaignes situées à différentes altitudes dans trois zones climatiques différentes : tempérée (Suisse-France-Italie), subtropicale (Japon) et tropicale (Costa Rica). Nos résultats suggèrent que 25% des phylotypes étaient communs dans ces trois zones. Nous avons également trouvé une corrélation significativement négative entre la quantité de phylotypes liés aux organismes mixotrophes et des températures élevées. Cela suggère que la mixotrophie est désavantageuse dans un climat chaud. Enfin, nous avons étudié la répartition spatiale d’une espèce emblématique d’amibe à thèque trouvé dans les tourbières de l’hémisphère nord: Hyalosphenia papilio. Un total de 13 lignées ont été trouvées, dont neuf présentent des distributions restreintes et quatre sont bien réparties dans tout le domaine holarctique. Nous avons montré, sur la base de reconstructions phylogénétiques et d’une reconstitution des caractères ancestraux, que l’origine de H. papilio se situe probablement sur la côte ouest de l’Amérique du Nord.
En résumé, ma thèse démontre que l’environnement « sphagnosphère » accueille une diversité élevée et unique de micro-eucaryotes. Cette diversité est influencée par des variables environnementales physicochimiques à l’échelle locale mais également par le climat et la distance géographique à l’échelle mondiale. Nous avons identifié et quantifié les principales variables abiotiques locales (à savoir la microtopographie et la teneur en azote) qui influencent fortement les communautés au sein d’une même zone climatique. Ces variables ont exercé un fort effet de filtre environnemental, qui semble être un processus fondamental dans la mise en place des communautés. De plus, à l’échelle mondiale, nous avons démontré que la température était le principal paramètre influençant la composition de la communauté, et notamment l’abondance mixotrophique. Aux deux échelles, la composition des communautés, et donc les interactions biotiques (et probablement le fonctionnement des écosystèmes), changent radicalement., Despite the fact that free-living microeukaryotes compose the major part of Earth’s biodiversity and play numerous essential roles in ecosystems, knowledge on their true diversity, ecology and their global patterns of distribution remain limited. In this sense, the objectives of this thesis are 1) to increase the knowledge on the diversity of microeukaryotes 2) characterize the ecological preferences and determine which are the main variables that influence community composition, and finally 3) to understand the rules that shape the communities at both local and global scales. To meet these objectives a specific component of the earth surface was selected: the “Sphagnosphere” i.e. the interstitial water directly influenced by Sphagnum mosses. This understudied but unique microenvironment is characterized by low nutrient contents, low pH, and high amounts of organic acids produced by the mosses. It is also very stable over time.
We first explored the diversity of two groups of protists in Sphagnum peatlands. The first group was genus Nebela (Arcellinida, Hyalospheniidae), a common testate amoeba taxon in acidic soils. We formally described the most abundant one and named it Nebela gimllii due to the small and stout shells. The different community profiles revealed that species are not randomly distributed among microhabitats in peatlands. Instead, we observed a strong phylogenetic clustering in nitrogen-poor areas suggesting that little amounts of nitrogen exerted strong environmental filtering. We also surveyed the molecular diversity of Oomycota, a clade of fungi- like stramenopiles which enclose many animal, fungi and plant parasites, as well as saprotrophic species. We revealed a high diversity, which was unexpected for osmotrophic organisms in nutrient-poor habitats unless most are parasitic. Moreover, most phylotypes found were not recorded in previous studies, which suggest the existence of highly specialized organisms.
We also surveyed the diversity of microbial eukaryotes along altitudinal gradients in three different climatic zones, temperate (western Alps), subtropical (Japan) and tropical (Costa Rica). We showed that 25 percent of phylotypes were shared in the three climatic zones. We found also a significant negative correlation between the proportion of phylotypes related to mixotrophic organisms and temperature. This, in line with other lines of evidence in the literature corroborates the idea that mixotrophy is disadvantageous under warm climates. Finally, we studied the spatial distribution of an emblematic morphospecies of testate amoeba found in the northern hemisphere peatlands: Hyalosphenia papilio. A total of 13 lineages were found, from which nine showed narrowly restricted distributions, and four were well distributed across the Holarctic realm. We showed, based on phylogenetic analyses and ancestral character reconstructions that H. papilio most probably appeared somewhere in the West Coast of North America.
In summary, my PhD revealed that the Sphagnosphere environment hosts high and unique diversity. This diversity is driven by physicochemical factors at the local scale and by climate and geographical distance at the global scale. We identified and quantified the main local abiotic variables, amongst which micro-topography and nitrogen content appeared to be the most significant in shaping micro-eukaryotic diversity within the same climate zone. These variables exerted strong environmental filtering, which appeared to be fundamental process of community assembly. On the other hand, at a global scale, we demonstrated that temperature was the factor that best explain community composition, and notably the abundance of mixotrophs (and hence a different functioning). At both scales, community composition, and therefore biotic interactions (and most probably ecosystem functioning) change drastically. - PublicationAccès libreAssessing soil micro-eukaryotic diversity using high-throughput amplicons sequencing: spatial patterns from local to global scales and response to ecosystem perturbation(2017)
; Les micro-eucaryotes exhibent une immense diversité qui remplit plusieurs fonctions essentielles dans les écosystèmes colonisés. Ces micro-organismes sont impliqués dans tous les niveaux trophique microbiens, interagissent entre eux ainsi qu’avec d’autre groupes d’organismes tel les procaryotes ou les macro-organismes, et influencent les cycles d’éléments comme ceux du carbone ou de l’azote. Les diversités et écologie des micro-eucaryotes sont étudiées à partir de la morphologie de ces organismes et de plus en plus avec des méthodes moléculaire devenant plus abordable que jamais. Le séquençage haut débit de fragments d’ADN donnant une information taxonomique prise directement de l’environnement est maintenant le standard pour établir les communautés microbiennes et pratiquement saturer la diversité microbienne. Cette thèse profite des avancées dans cette technique pour étudier l’écologie des microeucaryotes des sols, organismes qui représentent la base de la plupart des écosystèmes terrestre et sont impliqué dans de critique questions écologique comme les changement climatique ou l’approvisionnement alimentaire. Les cinq chapitres suivent des communautés contraintes par différent niveaux de stress ou perturbation et distribuées autant sur de petite surfaces que sur le globe. Des analyses écologique classique et innovante sont utilisées dans ce travail pour couvrir des questions à propos de bioindication, fonctions, niveaux trophique, distribution spatiale et diversité de ce groupe de micro-organismes peu connu à l’immense diversité., Micro-eukaryotes exhibit a huge diversity which fulfils many essential functions in the colonized ecosystems. These micro-organisms are involved in every level of microbial trophic networks. They interact with each other and with other biota like prokaryotes or macro-organisms, and influence element cycles like the carbon or nitrogen cycle. The diversity and ecology of micro-eukaryotes are studied based on morphological analyses and more and more with molecular methods which are increasingly affordable. High-throughput sequencing of taxonomically informative DNA fragments taken directly from the environment is now the golden standard to assess microbial communities and virtually saturate the microbial diversity. This thesis takes advantage of the advances in this technique to study the ecology of micro-eukaryotes in soils, which represent the basis of most terrestrial ecosystems and are involved in critical ecological issues like climate changes or food supply. The five chapters follow communities constrained by different levels of stress or perturbation and distributed from very limited areas to global ecosystems. Classical and innovative ecological analyses are used in this work to cover questions about the bioindication, functions, trophic networks, spacial distributions and diversity of these hyper-diverse and largely unknown micro-organisms. - PublicationAccès libreMycamoeba gemmipara nov. gen., nov. sp., the First Cultured Member of the Environmental Dermamoebidae Clade LKM74 and its Unusual Life Cycle(2016-8-20)
; ; ; ; ; - PublicationAccès libreCOI Barcoding of Nebelid Testate Amoebae (Amoebozoa: Arcellinida): Extensive Cryptic Diversity and Redefinition of the Hyalospheniidae Schultze(2012)
; ; We used Cytochrome Oxidase Subunit 1 (COI) to assess the phylogenetic relationships and taxonomy of Nebela sensu stricto and similar taxa (Nebela group, Arcellinida) in order to clarify the taxonomic validity of morphological characters. The COI data not only successfully separated all studied morphospecies but also revealed the existence of several potential cryptic species. The taxonomic implications of the results are: (1) Genus Nebela is paraphyletic and will need to be split into at least two monophyletic assemblages when taxon sampling is further expanded. (2) Genus Quadrulella, one of the few arcellinid genera building its shell from self-secreted siliceous elements, and the mixotrophic Hyalosphenia papilio branch within the Nebela group in agreement with the general morphology of their shell and the presence of an organic rim around the aperture (synapomorphy for Hyalospheniidae). We thus synonymise Hyalospheniidae and Nebelidae. Hyalospheniidae takes precedence and now includes Hyalosphenia, Quadrulella (previously in the Lesquereusiidae) and all Nebelidae with the exception of Argynnia and Physochila. Leptochlamys is Arcellinida incertae sedis. We describe a new genus Padaungiella Lara et Todorov and a new species Nebela meisterfeldi n. sp. Heger et Mitchell and revise the taxonomic position (and rank) of several taxa. These results show that the traditional morphology-based taxonomy underestimates the diversity within the Nebela group, and that phylogenetic relationships are best inferred from shell shape rather than from the material used to build the shell. - PublicationAccès librerRNA Phylogeny of Arcellinida (Amoebozoa) Reveals that the Largest Arcellinid Genus, Difflugia Leclerc 1815, is not Monophyletic(2012)
; The systematics of lobose testate amoebae (Arcellinida), a diverse group of shelled free-living unicellular eukaryotes, is still mostly based on morphological criteria such as shell shape and composition. Few molecular phylogenetic studies have been performed on these organisms to date, and their phylogeny suffers from typical under-sampling artefacts, resulting in a still mostly unresolved tree. In order to clarify the phylogenetic relationships among arcellinid testate amoebae at the inter-generic and inter-specific level, and to evaluate the validity of the criteria used for taxonomy, we amplified and sequenced the SSU rRNA gene of nine taxa - Difflugia bacillariarum, D. hiraethogii, D. acuminata, D. lanceolata, D. achlora, Bullinularia gracilis, Netzelia oviformis, Physochila griseola and Cryptodifflugia oviformis. Our results, combined with existing data demonstrate the following: 1) Most arcellinids are divided into two major clades, 2) the genus Difflugia is not monophyletic, and the genera Netzelia and Arcella are closely related, and 3) Cryptodifflugia branches at the base of the Arcellinida clade. These results contradict the traditional taxonomy based on shell composition, and emphasize the importance of general shell shape in the taxonomy of arcellinid testate amoebae. - PublicationAccès libreMolecular phylogeny and taxonomy of Testate amoebae (protist) and host-symbiont evolutionary relationships within mixotrophic taxa(2012)
; Les recherches en phylogénie moléculaire ont considérablement avancé notre compréhension des relations entre eucaryotes. Les classifications récentes placent les protistes amoeboides dans plus de 30 lignées au sein des Amoebozoa, Rhizaria, Stramenopiles, Opisthokonta, et Excavata. Parmi celles-ci, certaines branches ont développé des thèques ou coquilles, souvent ornementées et caractéristiques qui ont été utilisées depuis plus de 150 ans comme caractère diagnostique pour décrire plus de 2000 espèces. Les thécamoebiens sont caractérisés par des pseudopodes lobés ou filamenteux et une thèque à une chambre pouvant être agglutinée, protéinique, calcaire ou siliceuse. L’acquisition de la thèque s’est faite plusieurs fois de manière indépendante au cours de l’évolution. De plus, et malgré la longue tradition de recherche en taxonomie sur les thécamoebiens, les relations entre les différents taxons demeurent largement non-résolue, l’affiliation phylogénétique de certains genres restant inconnue.
Le but de cette thèse était de construire une phylogénie fiable du plus grand ordre d’amibes, les Arcellinida, en utilisant des séquences du gène SSU rRNA et des analyses par microscopie électronique (chapitres 2 et 5). Les résultats révèlent des contradictions drastiques avec la taxonomie traditionnelle. Le genre Difflugia, le plus grand genre des Arcellinida, n’est pas monophylétique et est divisé en deux clades bien distincts regroupant respectivement les espèces allongées/pyriformes et les espèces globulaires. Le genre Netzelia est phylogénétiquement proche des Difflugia globulaires malgré les différences de structures de leur thèque.
Par ailleurs, les Arcellinida démontrent un conservatisme morphologique marqué; les types morphologiques similaires correspondant possiblement à des taxons génétiquement très distants. Nous démontrons la possibilité d’une évolution morphologique rapide an sein de ce groupe. Difflugia tuberspinifera, une espèce endémique d’Asie possède deux morpho-types (avec et sans cornes) possédant des séquences similaire du gène SSU rRNA gene (99.8%) et des introns et insertions identiques, mais pouvant toutefois être discriminés sur la base de leur séquences. Ceci suggère une évolution morphologique récente, possiblement liée à des facteurs écologiques à déterminer.
Nous avons déterminé la position phylogénétique des deux genresincertae sedis bien connus de la famille des Amphitrematidae, Amphitrema et Archerella (chapitre 3), qui de manière surprenante sont apparentés Labyrinthulomycetes (Stramenopiles), formant ainsi un nouveau clade de thécamoebiens indépendants des autres (c.à.d. Amoebozoa & Rhizaria). Cette étude illustre également que la taxonomie et la phylogénie des protistes en général est d’une importance cruciale pour comprendre l’évolution de la diversité des eucaryotes.
Les thécamoebiens forment souvent des associations avec les organismes photosynthétiques dont l’identité demeure toutefois inconnue. Nous avons identifié les symbiontes de quatre thécamoebiens différents sur la base du gène chloroplastique rbcL (ribulose-1, 5-diphosphate carboxylase/oxygénase grande sub-unité) utilisé comme gène de barcoding. La majorité des symbiontes de thécamoebiens ont pu être raisonnablement associés à une seule espèce, malgré le fait que leurs hôtes étaient taxonomiquement très distants. Fait intéressant, les Chlorelles symbiontes des thécamoebiens étaient très proches de Chlorella variabilis ainsi que des symbiontes de Paramecium bursaria. A la lumière de ces résultats, nous proposons un scénario d’évolution de l’association entre hôtes hétérotrophes et leur symbiontes photosynthétiques.
De manière générale, ma thèse illustre qu’une phylogénie fiable des thécamobiens basée sur les approches morphologiques et moléculaires est non-seulement un prérequis essentiel pour comprendre leur évolution, mais contribuera aussi à résoudre des débats concernant leur diversité et leur biogéographie, et en augmentera en général leur utilisé comme groupe modèle d’organismes pour les recherches en écologie appliquée., Molecular phylogenetic studies have considerably advanced our understanding of the relationships among eukaryotes. In recent classification schemes, amoeboid protists appeared scattered in more than 30 lineages within Amoebozoa, Rhizaria, Stramenopiles, Opisthokonta, and Excavata. Amongst these, some branches tended to develop a test or shell, often ornamented and conspicuous, which has been used for more than 150 years as a diagnostic character to describe more than 2000 species. Testate amoebae are characterized by lobose or filose pseudopodia and one chamber shell that can be agglutinated, proteinaceous, calcareous or siliceous. The acquisition of the shell happened several times independently in the course of evolution. Furthermore, and in spite of the long taxonomic tradition in testate amoebae research, the relationships between the different taxa remained largely unresolved, some genera remaining still without known phylogenetic affiliation.
In this thesis, we aimed at constructing a reliable phylogeny of the largest testate amoebae order, the Arcellinida, using SSU rRNA gene sequences and scanning electron microscopy analyses (chapters 2 and 5). Our results revealed drastic contradictions with traditional taxonomy. Genus Difflugia, the largest Arcellinid genus appeared not monophyletic, and divided in two major and distantly related clades that grouped respectively the elongated/pyriform and the globular species. Genus Netzelia was phylogenetically very closely related to the globular Difflugia despite the inconsistencies in their shell structure.
In addition, Arcellinida tended to show an important morphological conservatism, and closely related morphologies can possibly hide important genetic distances. We also demonstrated that fast morphological evolution could also be possible in this group. Difflugia tuberspinifera, an Asian endemic species had two morphotypes (spiny and spineless) which shared highly similar SSU rRNA gene sequences (99.8%) and identical introns and insertions, but could be nevertheless discriminated on the base of their sequences. This result suggested a recent morphological evolution, presumably due to some differing ecological factors that still need to be clarified.
We determined also the phylogenetic position of two well known incertae sedis genera of family Amphitremida, Amphitrema and Archerella (chapter 3), which appeared surprisingly to be related to Labyrinthulomycetes (Stramenopiles), thus forming a new clade of testate amoebae independent from others (i.e Amoebozoa, Rhizaria). This study also illustrated that accurate taxonomy and phylogeny of protists in general is of crucial important for understanding the evolution and diversity of eukaryotes.
Testate amoebae have been also often found in association with some photosynthetic organisms whose identity remained unknown. We identified the symbionts of four different testate amoeba species using the chloroplastic gene rbcL (ribulose-1, 5-diphosphate carboxylase/oxygenase large subunit) as a barcoding gene. The majority of testate amoeba symbionts formed a consistent group with very few sequence diversity that could be reasonably associated to a single species, in spite of the fact that host species were taxonomically distantly related. Interestingly, testate amoebae Chlorella symbionts were very closely related to Chlorella variabilis and to Paramecium bursaria Chlorella symbionts. In the light of these results, we proposed a general evolutionary scenario for association between heterotrophic hosts and their photosynthetic symbionts.
Overall, my thesis illustrated that the reliable phylogeny of testate amoebae based on molecular and morphological approaches is not only essential prerequisite for understanding their evolution, but it also will contribute in resolving debates concerning their diversity and biogeography, and in general will increase their utility as a model group of organisms for applied ecological research. - PublicationAccès libreSSU rRNA reveals major trends in oomycete evolution(2011)
; Oomycetes are a group of heterokonts that have a huge impact on the environment as well as on human welfare, due the parasitic nature of many species. However, their evolutionary patterns are still not well understood, due in part to the lack of molecular markers suited to resolve the deep phylogeny of this group. Here, we propose a phylogeny of the whole clade based on the nuclear ribosomal small subunit gene, that comprises both culture and environmental studies derived sequences. Our analysis shows notably that i) plant pathogenesis occurred only rarely in oomycete evolution in comparison to animal parasitism ii) obligate symbiosis happened only in a few derived groups and iii) transitions from soil/freshwater to marine environment (and viceversa) are common unlike for most eukaryotic groups. This study illustrates the complexity of evolutionary patterns and will help to better understand the emergence of pathogenicity in the different oomycete groups. - PublicationAccès libreHighly Diverse and Seasonally Dynamic Protist Community in a Pristine Peat Bog(2011)
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