Ecole Doctorale

Sciences de l'Environnement

Spécialité

Sciences de l'environnement: Océanographie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

connectivité des populations,clonalité,algues brunes,forêts marines,RAD-seq,

Keywords

population connectivity,clonality,brown algae,marine forests,RAD-seq,

Titre de thèse

Connectivité et structure génétiques des populations d'Ericaria zosteroides (Fucales) et Laminaria rodriguezii (Laminariales) des côtes françaises
Connectivity and genetic structure of populations of Ericaria zosteroides (Fucoids) and Laminaria rodriguezii (Laminariales) along the French coast

Date

Tuesday 1 June 2021 à 14:00

Adresse

Campus de Luminy, Institut Méditerranéen d'Océanologie (MIO) bâtiment Océanomed 13009 MARSEILLE Amphythéatre Océanomed

Jury

Directeur de these M. Thierry THIBAUT Aix Marseille Université
Rapporteur Mme Frédérique VIARD Institut des Sciences de l’Évolution Montpellier (ISEM)
Rapporteur M. Christophe DESTOMBE Université Pierre et Marie Curie
Examinateur Mme Myriam VALERO CNRS, statation biologique de Roscoff
Directeur de these M. Didier AURELLE Université d'Aix-Marseille, MIO
Examinateur M. Stéphane COUPé Université de Toulon, MIO

Résumé de la thèse

Les forêts d’algues brunes (Phaeophyceae) ; ordres des Laminariales (kelp) et des Fucales (Cystoseira, Sargassum, Ericaria, Gongolaria, Fucus pour la Méditerranée) sont soumises à des combinaisons de pressions d’origine anthropique. La réponse des forêts marines est néanmoins hautement variable selon les espèces et les populations considérées, mais également selon les causes de leur déclin. Le devenir de ces écosystèmes dépendra de la capacité des populations de ces espèces à évoluer dans cet environnement changeant. A travers ma thèse, j’ai étudié les facteurs susceptibles de contrôler la structure et la diversité génétiques des forêts marines en me focalisant sur deux espèces endémiques du bassin Méditerranéen, la Fucale Ericaria zosteroides et le kelp des milieux profonds Laminaria rodriguezii. Ces espèces peuvent former de vastes forêts marines, d’une grande valeur écologique et socio-économique. Elles sont caractérisées par une distribution éparse et un faible potentiel de dispersion, avec des conséquences potentielles sur leur réponse au changement global. Dans une première partie, je me suis intéressé à la connectivité des populations par une méthode de séquençage partiel du génome (RAD-seq). L’analyse de la structure génétique indique une forte différenciation génétique à de courte distance et une connectivité réduite, que ce soit pour les populations de E. zosteroides ou L. rodriguezii. En couplant structure génétique et modélisation des courants marins, j’ai étudié le rôle de la dispersion des propagules en prenant comme cas d’étude, les populations de E. zosteroides en Provence. Les résultats obtenus montrent que la structure génétique est davantage prédite par les courants marins que par l’isolement spatial. Cela supporte l’hypothèse que la dérive de rameaux fertiles peut être un vecteur de flux de gènes. Par ailleurs, le RAD-seq a permis de détecter des locus outliers qui pourraient être impliqués dans l’adaptation locale à la profondeur. Dans une deuxième partie, je me suis intéressé au mode de reproduction du kelp L. rodriguezii, cette espèce étant l’une des rares du genre Laminaria à se reproduire par reproduction végétative et sexuée. La clonalité partielle, en interaction avec d’autres forces évolutives, telles que la dérive génétique et les mutations contrôlent l’évolution de la diversité génétique. Ici, j’ai employé le RAD-seq pour étudier à l’échelle du génome les signatures de la clonalité. Les résultats obtenus confirment l’impact de la clonalité sur la diversité génomique de L. rodriguezii, avec des niveaux variables selon les populations. La comparaison avec une espèce congénérique à reproduction sexuée (Laminaria digitata) montre que d’autres facteurs, notamment la dérive génétique peuvent avoir des effets confondants. Outre les questionnements fondamentaux soulevés par ces résultats, l’existence d’une forte structure génétique à courte distance pour des populations éparses, a des implications importantes pour la conservation de ces espèces.

Thesis resume

Marine forests of brown algae (Phaeophyceae); orders Laminariales (kelp) and Fucoids (the Mediterranean Cystoseira, Sargassum, Ericaria, Gongolaria, Fucus) are impacted by a combination of anthropic pressures. The response of marine forests is nevertheless highly variable according to the species and populations considered, but also according to the causes of the decline. The fate of these ecosystems will depend on the adaptive abilities of populations facing this changing environment. Through my PhD, I studied the factors likely to control the genetic structure and diversity of marine forests by focusing on two endemic species of the Mediterranean basin, the Fucoid Ericaria zosteroides and the deep-sea kelp Laminaria rodriguezii. These species can form vast marine forests and are of great ecological and socio-economic value. There are characterised by their sparse distribution and their low dispersal abilities with potential consequences on the ability of their populations to face global change. In the first part, I studied the connectivity of populations by a method of reduced representation sequencing of genomes (RAD-seq). The analysis of the genetic structure indicates a strong genetic differentiation at short distances and reduced connectivity for both E. zosteroides and L. rodriguezii populations. By coupling genetic structure and modeling of marine currents, I studied the role of propagules dispersal, taking as a study case, the populations of E. zosteroides in Provence. The results indicate that the genetic structure is predicted by ocean currents rather than spatial isolation. This finding supports the hypothesis that the drift of fertile zygotes can take part to gene flow in this species. Besides, the RAD-seq was the opportunity to detect outlier loci that could be involved in local adaptation to depth. In the second part, I studied the mode of reproduction of the kelp L. rodriguezii, this species being one of the few of the genus Laminaria to reproduce by vegetative and sexual reproduction. The partial clonality, in interaction with other evolutionary forces, such as genetic drift and mutations, controls the evolution of genetic diversity. Here, I used RAD-seq to study the genome-wide signatures of clonality. The results obtained indicate an impact of clonality on the genomic diversity of L. rodriguezii, with contrasting levels depending on the populations. The comparison with a congeneric species with only sexual reproduction (Laminaria digitata) allowed discussing other potentially confounding effects, such as the effect of genetic drift. In addition to the fundamental questions raised by these results, the existence of a strong genetic structure at short distances for populations divided into habitat patches has important implications for the conservation of these species.