Nouvelles approches et données phylogénomiques pour l’étude de l’évolution et la diversification profonde des eucaryotes

Soutenance de thèse
 19/11/2026
 14:30:00
 Romain LEROY, ESE
 Institut Pascal, Bâtiment 530, rue André Rivière, 91400 Orsay

Thèse réalisée sous la supervision de David MOREIRA (direction), Purificación LÓPEZ-GARCÍA (co-direction), Laura EME (co-encadrement).

Composition du jury

• Mme Céline BROCHIER-ARMANET, Professeure des universités, Université Claude Bernard Lyon 1 – LBBE, Rapporteure
• Mme Courtney W. STAIRS, Maîtresse de conférences, Uppsala Universitet, Rapporteure
• M. Andrew J. ROGER, Professeur des universités, Dalhousie University, Examinateur
• M. Philippe LOPEZ, Professeur des universités, Sorbonne Université – ISYEB, Examinateur
• M. Iñaki RUIZ-TRILLO, Maître de conférences, Universitat Pompeu Fabra – CSIC, Examinateur

Résumé

Les eucaryotes, un des trois domaines du vivant, présentent une diversité étonnante de formes et de tailles, de cycles de vie, de comportements et de complexité. Comprendre les liens évolutifs entre toutes les lignées eucaryotes (c’est-à-dire reconstruire leur phylogénie) reste un défi majeur de la biologie moderne. Avec, historiquement, peu ou pas d’attention sur de nombreuses lignées profondes, toutes des eucaryotes unicellulaires (ou protistes), la définition et l’appréciation de la diversité eucaryote restent fortement biaisées en faveur des phylums multicellulaires bien connus, notamment les animaux, les plantes et les champignons, limitant notre compréhension de leur diversification profonde. L’utilisation récente d’approches phylogénomiques et la caractérisation d’un nombre croissant de lignées profondes ont permis de découvrir que l’ensemble du domaine eucaryote peut être divisé en une poignée de supergroupes (ou superphylums). Cependant, le caractère limité et redondant des données utilisées pour reconstruire ces relations soulève la question de savoir si ces supergroupes ne sont pas simplement le produit de l’utilisation récurrente des mêmes centaines de gènes comme marqueurs phylogénétiques. Enfin, l’étude de l’origine des eucaryotes via la phylogénomique a récemment été renforcée par la découverte des archées Asgard, qui semblent être les plus proches parents archéens des eucaryotes. Cependant, le lien phylogénétique entre les eucaryotes et les archées Asgard reste controversé. Dans le cadre de mon doctorat, j’ai abordé ces problèmes en utilisant des approches phylogénomiques innovantes, s’écartant des données et méthodes traditionnelles. En générant et en vérifiant manuellement un jeu de données phylogénomique indépendant pour la phylogénie des eucaryotes, mes recherches ont mis en évidence que la plupart des supergroupes précédemment caractérisés semblent robustes. Les nombreuses analyses que j’ai menées à partir de ce jeu de données ont révélé la présence d’artéfacts phylogénétiques, notamment d’attraction des longues branches (LBA) et de biais de composition. Néanmoins, l’échantillonnage taxonomique exhaustif a permis de situer ou de replacer avec support plusieurs lignées orphelines auparavant instables, le tout permettant de proposer un consensus actualisé de l’arbre des eucaryotes. En tirant parti de cette phylogénie taxonomiquement équilibrée, j’ai ensuite généré un cadre taxonomique eucaryote en suivant les méthodes développées par l’initiative Genome Taxonomy Database pour les archées et les bactéries. En définissant des phylums et des classes sur la base d’une divergence évolutive relative standardisée, ce travail a fourni des indices sur le schéma de diversification précoce des eucaryotes, qui semble plus proche de celui du domaine archéen que de celui du domaine bactérien. En me basant sur ces divergences relatives, j’ai reconstitué un arbre de la vie taxonomiquement équilibré montrant la diversification profonde des phylums à travers les trois domaines du vivant et la prédominance des bactéries comme domaine le plus diversifié. Enfin, afin de réévaluer la relation phylogénétique entre les eucaryotes et les archées, j’ai utilisé une nouvelle approche de phylogénomique structurale. J’ai démontré que ces phylogénies présentent des avantages importants par rapport aux phylogénies classiques basées sur les séquences ; notamment une ultramétricité plus élevée et une saturation mutationnelle moindre. Ainsi, les artéfacts connus de LBA, qui placent les eucaryotes à un emplacement erroné dans l’arbre de la vie, peuvent être atténués grâce aux informations issues de la structure des protéines. Cette nouvelle approche soutient fortement l’émergence des eucaryotes au sein d’un groupe spécifique d’archées Asgard, les Heimdallarchaeia. Dans l’ensemble, ma thèse a mis en évidence l’intérêt d’utiliser des méthodes et des données alternatives pour mieux comprendre les grands problèmes évolutifs anciens.

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