Impact of the horizontal gene transfer on the evolutionary equilibria of a population
Impact du transfert horizontal de gènes sur les équilibres évolutifs d'une population
Résumé
How does the interplay between selection, mutation and horizontal gene transfer modify the phenotypic distribution of a bacterial or cell population? While horizontal gene transfer, which corresponds to the exchange of genetic material between individuals, has a major role in the adaptation of many organisms, its impact on the phenotypic density of populations is not yet fully understood. We study an elliptic integro-differential equation describing the evolutionary equilibrium of the phenotypic density of an asexual population. In a regime of small mutational variance, we characterize the solution which results from the balance between competition for a resource, mutation and horizontal gene transfer. We show that in a certain range of parameters polymorphic equilibria exist, which means that the phenotypic density may concentrate around several dominant traits. Such polymorphic equilibria result from an antagonist interplay between horizontal gene transfer and selection, while similar models which neglect the transfer lead only to monomorphic equilibria.
Comment l'interaction entre sélection, mutation et transfert horizontal de gènes modifie-t-elle la distribution phénotypique d'une population bactérienne ou cellulaire ? Si le transfert horizontal de gènes, qui correspond à l'échange de matériel génétique entre individus, joue un rôle majeur dans l'adaptation de nombreux organismes, son impact sur la densité phénotypique des populations n'est pas encore totalement connu. Nous étudions une équation elliptique intégro-différentielle décrivant l'équilibre évolutif de la densité phénotypique d'une population asexuée. Dans un régime de faible variance mutationnelle, nous caractérisons la solution qui résulte de l'équilibre entre compétition pour une ressource, mutation et transfert horizontal de gènes. Nous montrons que dans une certaine gamme de paramètres existent des équilibres polymorphes, ce qui signifie que la densité phénotypique peut se concentrer autour de plusieurs traits dominants. De tels équilibres polymorphes résultent d'un jeu antagoniste entre transfert horizontal de gènes et sélection, alors que des modèles similaires qui négligent le transfert ne conduisent qu'à des équilibres monomorphes.