L'Hybridation facilite le sauvetage évolutif

Dans un contexte de changements globaux majeurs, les espèces doivent évoluer afin de s'adapter aux nouvelles conditions environnementales. La résilience des populations est donc une préoccupation majeure pour la conservation de la biodiversité.
L'adaptation des populations face aux changements environnementaux peut donc ne pas être suffisamment rapide si la variation génétique au sein de ces dernières repose uniquement sur la diversité génétique initiale et sur l'apparition de mutations spontanées. Dans ce contexte, il apparaît que l'hybridation, en augmentant la variation génétique, peut avoir un rôle clé dans l'adaptation des populations et ainsi faciliter le sauvetage évolutif (augmentation de la croissance d'une population résultant de l'adaptation à un stress environnemental).

En utilisant l'évolution expérimentale, cette étude vise à déterminer les conséquences de l'hybridation inter et intraspécifique sur l'adaptation de certaines espèces de levures (Saccharomyces spp.).

Vingt-six souches parentales d'espèces de levures, S. cerevisiae et S. paradoxus, ont été utilisées dans cette étude. Ces souches sont parfaitement homozygotes et très variables entre elles. Seize parents de référence S. paradoxus ont été sélectionnés et croisés avec d'autres souches parentales de S. paradoxus et de S. cerevisiae afin d'établir 32 paires, 16 intraspécifiques et 16 interspécifiques, et ainsi obtenir des souches hybrides F1. Ces souches ont ensuite été utilisées afin d'établir des populations hybrides F2.
Les populations parentales, F1 et F2 ont été cultivées dans un milieu de croissance additionné à des concentrations de NaCl croissantes afin de simuler une détérioration de l'habitat. L'expérience se déroule sur 24 jours, permettant à des mutations d'intervenir dans le processus. La survie des populations a été mesurée à partir de la densité optique observée. Enfin, la variance de la survie entre les croisements a été testée à partir de modèles linéaires généralisés mixtes.

Les résultats ont montré qu'avec l'augmentation de la concentration en sel, la survie de l'ensemble des populations diminuait de manière significative.
Les hybrides F2 ont cependant mieux résisté aux fortes concentrations en sel que les autres populations. Cependant, aucune différence significative n'est visible entre les hybrides F1 et les non-hybrides. Selon les auteurs, ceci pourrait être expliqué par un brassage génétique plus important à la génération F2, entraînant par exemple l'élimination de certains allèles pouvant être délétères.
La population parentale a subi une extinction plus rapide que l'ensemble des autres populations, témoignant d'une diversité génétique insuffisante afin de pouvoir s'adapter aux changements environnementaux.
Il est également intéressant de noter que le phénomène d'hétérosis semble expliquer le taux de survie plus élevé des hybrides F1 que des hybrides F2 pendant la première partie de l'expérimentation.

Les résultats de cette étude confirment qu'une importante variation génétique augmente la probabilité de succès du sauvetage évolutif et permet donc aux populations de s'adapter face aux changements environnementaux.
De ce fait, ces données suggèrent que les populations confrontées à un changement environnemental rapide pourraient bénéficier de l'hybridation et de l'introgression, même entre espèces éloignées (les souches parentales les plus éloignées de l'expérience présentaient une divergence de séquence de 14%). En effet, L'hybridation peut permettre aux populations de s'adapter face à la détérioration de leur habitat, augmentant ainsi leur viabilité à long terme.
Cet article met ainsi en évidence le potentiel de l'hybridation et de l'introgression en biologie de la conservation. Ces mécanismes pourraient permettre le sauvetage d'espèces ou de populations lorsque certaines conditions de reproduction, de fitness hybride et de stochasticité démographique sont réunies.

Un limite importante existe cependant. En effet, le fait que les levures soient capables de se reproduire de manière asexuée ne permet pas de généraliser les résultats de cette étude à de nombreuses populations. Alors que dans cette expérience des hybrides F2 viables et tolérants au stress pourraient suffire à sauver une population de l'extinction, les populations à reproduction sexuée (plus lente) et de plus petite taille souffriraient d'une plus grande stochasticité environnementale, et des facteurs démographiques pourraient ainsi entraîner plus facilement l'extinction de ces populations.