Chez les Mammifères, le recrutement du microbiote débute in utero, ce qui restait à démontrer chez d'autres classes de Vertébrés. L'objectif général du projet était de tester si un tel recrutement se produit chez un Vertébré non Mammifère. Nous avons testé, chez le Poisson vivipare Brachyistius frenatus, l'hypothèse selon laquelle la poche utérine est colonisée par un microbiote transmissible aux alevins, conférant à leur propre microbiote une ontogenèse semblable à celle des Mammifères. Le projet visait l'atteinte des objectifs suivant: i) caractériser le mode de transmission du microbiote, ii) établir la composition, la diversité et les relations des communautés bactériennes du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement et iii) déterminer l'ontogenèse du microbiote chez B. frenatus. Ce projet a permis de caractériser le mode de transmission du microbiote, sa séquence de recrutement, ainsi que la contribution respective de différentes communautés sources en caractérisant la diversité bactérienne du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement avec une approche métagénomique de type code barre. La région V4 du gène de l'ARNr 16S a été ciblée comme marqueur taxonomique bactérien pour identifier les taxons des différents échantillons. Cette étude nous a permis d'identifier le premier cas d'une transmission verticale du microbiote in utero chez un vivipare non Mammifère et les résultats sous-entendent que B. frenatus est peut-être un tout nouveau modèle d'ontogenèse du microbiote. Cette étude a permis l'acquisition des connaissances sur la transmission du microbiote et, dans le contexte de convergence évolutive de la viviparité, elle ouvre à de nouvelles perspectives quant aux avantages évolutifs d'une telle transmission de symbiotes microbiens. / In Mammals microbial recruitment starts in utero, something that had not been shown in any other Vertebrate class. The main goal of this project was to test whether this type of recruitment happens in a non-mammalian Vertebrate. We tested in the viviparous fish Brachyistius frenatus the hypothesis under which the uterine pouch is colonized by a microbiome transmissible to the juveniles, conferring them an ontogeny similar to Mammals. This project also aimed to i) characterize the mode of transmission of the microbiota, ii) establish the composition, diversity and relationships between the microbial communities of pregnant females, juveniles and their environment and iii) determine the ontogeny of the microbiota in B. frenatus. We characterized the mode of transmission of the microbiome, explored its recruitment and the contribution of different source communities with a metagenomic approach (bar coding). We targeted the hyper variable region V4 of the small subunit (16S) rRNA gene to determine the presence of a vertical transmission of the microbiome In this study, we confirmed the presence of a vertically transmissible microbiome in the viviparous fish B. frenatus. We documented for the first time an in utero transmission of the microbiota in a non-mammalian viviparous species. Our results also hint that B. frenatus might be a new model of microbiota ontogeny. This study contributes to the acquisition of knowledge on microbiome transmission and, in the context of evolutionary convergence of viviparity, allows the formulation of hypotheses concerning the evolutionary advantages of in utero microbiome transmission.

Dans son Historia Animalium en 343 av. J.C., Aristote proposait déjà deux critères qui continuent d’être les bases fondamentales de notre compréhension de la diversité des modes de reproduction : l’origine des nutriments des embryons (lécitotrophie vs. matrotrophie) et le mode de parition (oviparité vs. viviparité). Depuis plusieurs décennies la compréhension de la transition évolutive vers la viviparité a attiré un intérêt scientifique considérable. En effet les analyses phylogénétiques récentes reconnaissent une évolution indépendante de la viviparité dans plus de 150 lignées de vertébrés dont au moins 115 concernent uniquement le taxon des reptiles squamates actuels (lézards, serpents et amphisbènes). Les lignées présentant une transition évolutive de l’oviparité à la viviparité chez les squamates se retrouvent généralement associées aux climats froids, mais pas uniquement. Les explications proposées pour ce patron reposent sur le contrôle comportemental de la température de développement chez les femelles gestantes, offrant ainsi des températures plus favorables que celles des sites de ponte situés sous la surface du sol. Durant cette thèse doctorale nous avons étudié une espèce à reproduction bimodale (Zootoca vivipara) chez qui coexistent des populations ovipares et vivipares disjointes. Ce contexte nous a permis de comparer les modes reproducteurs en minimisant les biais phylogénétiques. Nous avons pu mettre en évidence et quantifier différents coûts « potentiels » de la reproduction (énergétique, contrainte volumique, phénotype des nouveau-nés) et certains bénéfices (phénologie et performance des nouveau-nés) associés à la régulation maternelle du développement. Nos résultats nous amènent à discuter des différentes pressions de sélection s’exerçant sur la durée de rétention des embryons, dont les directions seraient opposées et/ou dont l’intensité serait variable au cours du développement embryonnaire. Dans ce schéma, la viviparité ne devrait être favorisée que dans des contextes plus contraignants et où les bénéfices thermiques compensent les coûts de prolongation de la rétention. Ce contexte sélectif aurait abouti chez les squamates à l’existence de deux modalités reproductives avec entre elles une instabilité évolutive des états intermédiaires. / In his Historia Animalium in 343 B.C., Aristotle proposed two fundamental distinguishing criteria for reproductive diversity: the source of nutrients for embryonic development (lecitotrophy vs. matrotrophy) and partuition mode (oviparity vs. viviparity). Understanding the evolutionary transition to viviparity attracted considerable scientific interest over the past few decades. Phylogenetic analyses indicate that viviparity has originated independently in more than 150 vertebrate lineages, including in a minimum of 115 clades of extant squamate reptiles (lizards, snakes and amphisbaenians). Transitions from oviparity to viviparity in squamate reptiles seem closely related to cold climates, but not exclusively. Explanations for this pattern are based on the fact that pregnant females can behaviouraly thermoregulate and thus offer more suitable developmental temperatures than those available in nests under the soil surface. During this PhD thesis we studied a reproductively bi-modal species (Zootoca vivipara) in which non-overlapping oviparous and viviparous populations exist. This context allowed us to compare oviparous and viviparous reproductive modes while minimizing phylogenetic biases. We identified and quantified potential reproductive costs (energy, volume constraints, offspring phenotype) and also benefits (phenology and offspring performances) associated with maternal thermoregulation. Our results provide support for multiple selective pressures on embryo retention, with variable intensities and opposite directions depending on embryonic developmental stage. In this scheme, viviparity should be selected in constraining environments where thermal advantages exceed the costs of increased retention. This context may explain the dichotomy observed in squamate reproductive modes and the evolutionary instability of intermediate stages.