Mathieu CHOUTEAU

Mes intérêts scientifiques consistent à comprendre la dynamique évolutive qui explique l’origine et le maintien de la diversité adaptative au sein des espèces. Pour y arriver, j’utilise une approche comparative englobant plusieurs systèmes d’études naturels et combinant l’identification des gènes et mutations sous-jacents aux variations individuelles, aux mécanismes écologiques, évolutifs et démographiques déterminant leurs bénéfices respectifs.

La zone de rencontre des cordillères péruviennes et de l’Amazonie a été, jusqu’à maintenant, mon ‘’laboratoire’’ de prédilection. Ce hotspot de la biodiversité n’est pas uniquement caractérise par le grand nombre d’espèces, mais également par d’importantes variations adaptatives entre les espèces. En effet, à peine quelques kilomètres séparent souvent des formes complètement différentes de la même espèce. Je m’intéresse particulièrement aux espèces aposématiques (i.e. coloration vive servant à avertir les prédateurs de leur toxicité), puisque ce trait fournit un exemple convaincant d’adaptation locale, et se révèle donc être un système idéal pour comprendre comment les régimes de sélection façonnent la diversité adaptative. Pour ces organismes, j’ai développé une expertise unique dans la caractérisation de la fitness in natura et développé des outils moléculaires adéquats pour l’étude de leur adaptation.

En me concentrant sur une variété d’organismes (amphibiens et lépidoptères) démontrant un polymorphisme extraordinaire, j’ai exploré expérimentalement et décrit la dynamique géographique du paysage adaptatif associé aux colorations d’avertissement, et analyse comment ce paysage module le processus de diversification et le maintien de phénotypes complexes ainsi que l’organisation de communautés mimétiques complexes. Mes recherches se sont ensuite graduellement orientées sur les bénéfices et les coûts écologiques associés à l’architecture génomique qui sous-tend la grande flexibilité phénotypique chez ces espèces. Établir le lien entre le processus écologique et la génomique fonctionnelle permet d’avoir une image complète des processus générant la biodiversité. Je détaille également les recherches effectuées pendant ma maîtrise. Ces recherches sont en relation moins directe avec le présent projet, mais témoignent de mes intérêts de recherche en écologie évolutive, et ont aussi débouché sur des publications de haut niveau.

Les travaux que j’ai réalisés, autant sur les amphibiens que sur les papillons amazoniens, ont permis de mettre en évidence la complexité des mécanismes évolutifs permettant la divergence adaptative et le maintien des écotypes en Amazonie. Le fait d’avoir approfondis ces deux systèmes d’étude très différents en termes de taxa, mais démontrant des similarités évolutives frappantes, aura naturellement permis d’ouvrir mes horizons de recherches vers des questions évolutives beaucoup plus larges: Les espèces s’adaptent-elles de manières similaires lorsque soumises à des sélections similaires? Pourquoi certaines espèces sont plus efficaces que d’autres à exploiter les opportunités écologiques? Ces questions sont cruciales, car elles peuvent fournir des informations importantes sur la façon dont la vie s’est diversifiée sur Terre, et aussi sur la façon dont les organismes pourraient réagir face aux changements dans l’avenir. La direction de recherche proposé étudie les bases génomiques et phénotypiques de la divergence adaptative afin d’explorer une hypothèse originale: l’évolution adaptative et l’étendue des radiations adaptatives sont reproductibles. Ce projet est unique dans son objectif d’intégrer l’expérimentation écologique et comportementale directement dans l’habitat avec des méthodes génomiques de pointe afin d’établir des parallèles entre des taxons amazoniens drastiquement éloignés, soit les grenouilles dendrobates et les papillons, ayant divergé dans un paysage sélectif analogue.

My scientific interests lie in understanding the evolutionary dynamics that explain the origin and maintenance of adaptive diversity within species. To achieve this, I use a comparative approach encompassing several natural study systems and combining the identification of genes and mutations underlying individual variations to the ecological, evolutionary and demographic mechanisms determining their respective benefits.

The area where the Peruvian Cordilleras and the Amazon meet has been, until now, my favourite “laboratory”. This biodiversity hotspot is not only characterized by the large number of species, but also by large adaptive variations between species. Indeed, barely a few kilometres often separate completely different forms of the same species. I am particularly interested in aposematic species (i.e. bright colouration serving to warn predators of their toxicity), since this trait provides a compelling example of local adaptation, and thus proves to be an ideal system for understanding how selection regimes shape adaptive diversity. For these organisms, I have developed a unique expertise in the characterization of fitness in natura and developed appropriate molecular tools for studying their adaptation.

Focusing on a variety of organisms (amphibians and Lepidoptera) exhibiting extraordinary polymorphism, I experimentally explored and described the geographic dynamics of the adaptive landscape associated with warning colouration, and analyzed how this landscape modulates the process of diversification and the maintenance of complex phenotypes as well as the organization of complex mimetic communities. My research then gradually focused on the ecological benefits and costs associated with the genomic architecture that underlies the high phenotypic flexibility in these species. Establishing the link between the ecological process and functional genomics makes it possible to have a complete picture of the processes generating biodiversity. I also detail the research carried out during my master’s degree. This research is less directly related to the present project, but testifies to my research interests in evolutionary ecology, and has also resulted in high-level publications.

The work I have carried out, both on amphibians and on Amazonian butterflies, has made it possible to highlight the complexity of the evolutionary mechanisms allowing adaptive divergence and the maintenance of ecotypes in the Amazon. The fact of having deepened these two very different study systems in terms of taxa, but demonstrating striking evolutionary similarities, has naturally opened my research horizons towards much broader evolutionary questions: Do species adapt in similar ways when subjected to similar selections? Why are some species more effective than others at exploiting ecological opportunities? These questions are crucial because they can provide important information about how life has diversified on Earth, and how organisms might respond to changes in the future. The proposed research direction studies the genomic and phenotypic bases of adaptive divergence in order to explore an original hypothesis: adaptive evolution and the extent of adaptive radiation are reproducible. This project is unique in its objective to integrate ecological and behavioural experimentation directly into the habitat with state-of-the-art genomic methods in order to establish parallels between drastically distant Amazonian taxa, namely frogs and butterflies, which have diverged in an analogous selective landscape.