Soutenance de thèse de Aurélien DE JODE

Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Ecologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
habitats coralligène,métabarcoding,écologie des communautés,génétique des populations,biodiversité,courants marins
Keywords
coralligenous habitats,metabarcoding,community ecology,population genetics,biodiversity,marine currents
Titre de thèse
Etude de la biodiversité des habitats coralligènes et de l'influence des facteurs environnementaux par des approches génétiques : des populations d'espèces ingénieures aux communautés.
Thesis: A study of coralligenous habitats biodiversity and of the influence of environmental factors using genetic tools : from engineer species populations to communities.}
Date
Vendredi 30 Novembre 2018 à 14:00
Adresse
Station Marine d'Endoume, Chemin de la Batterie des Lions, 13007 Marseille
Salle de Conférence
Jury
Directeur de these Mme Anne CHENUIL-MAUREL CNRS
Rapporteur M. Oscar GAGGIOTTI University of St Andrews
Rapporteur M. Valeriano PARRAVICINI École Pratique des Hautes Études
Examinateur M. Didier AURELLE Aix Marseille Université
Examinateur Mme Sophie ARNAUD HAOND Ifremer
Examinateur Mme Emese MEGLECZ Aix Marseille Université
Examinateur M. Elie POULIN Université du Chili
Examinateur Mme Katell GUIZIEN CNRS

Résumé de la thèse

La biodiversité englobe toute la diversité des éléments du vivant des molécules à la biosphère. Cette biodiversité est dynamique et engendrée par les processus évolutifs. On peut distinguer différents niveaux de biodiversité notamment celui des espèces au sein d’une communauté et celui des allèles au sein d’une population. Ces deux niveaux de diversité sont affectés par les paramètres environnementaux du milieu et interagissent l’un avec l’autre. Sous certaines conditions, par exemple lorsque de certains paramètres environnementaux affectent de la même façon les deux niveaux de diversité, les diversités génétiques et spécifiques peuvent être corrélées entre elles. Les habitats coralligènes sont des constructions biogènes calcaires emblématiques de la mer Méditerranée qui se développent en conditions sciaphiles. Ces habitats sont principalement construits par des espèces d’algues rouges calcaires de la famille des Corallinacées et des Peyssonnéliacées puis consolidés par les squelettes calcaires formés par différents invertébrés marins comme les bryozoaires ou les polychètes serpulidés. D’autres organismes comme certaines éponges, des mollusques ou les siponcles ont une action de bioérosion sur les concrétionnements. Enfin, des nombreux invertébrés marins sessiles non calcaires ajoutent un dernier niveau de complexité structurale. La structure tridimensionnelle complexe formée constitue un refuge pour de très nombreuses espèces, ainsi les habitats coralligènes constituent un point chaud de biodiversité en mer Méditerranée. Afin d’étudier la diversité génétique et spécifique de ces habitats et l’influence des facteurs environnementaux sur ces différents niveaux de diversité nous avons utilisé deux approches faisant appel aux nouvelles technologies de séquençage. L’étude de la diversité génétique chez une algue rouge calcaire ingénieure, Lithophyllum spp., par enrichissement par capture suivi de séquençage nouvelle génération, a révélé la présence d’espèces cryptiques dont l’abondance relative varie en fonction de la localité et de la profondeur. L’approche de génomique des populations a montré que la diversité génétique chez l’espèce cryptique la plus abondante, Lithophyllum stictiforme, est principalement structurée par des processus neutres de dérive et de migration eux-mêmes influencés par les courants dans la Baie de Marseille. Cette approche nous a aussi permis de détecter des loci potentiellement impliqué dans l’adaptation locale de cette espèce à la profondeur. L’étude de la diversité spécifique a été réalisée par une approche de métabarcoding. Elle a révélé la forte diversité présente au sein des habitats coralligènes (plus de 3000 mOTUs) ainsi qu’une forte influence de variable environnementale dans la structure de la diversité spécifique de ces habitats. La profondeur, la pente de la paroi ainsi que la localité d’échantillonnage influencent la composition des communautés de coralligène dans la région de Marseille. La comparaison des deux niveaux de diversité aux mêmes sites révèle que la diversité génétique et la diversité spécifique sont positivement corrélées pour la composante alpha (ou locale) et non corrélées pour la composante beta (qui caractérise les différences entre localités). Ces résultats suggèrent que certains facteurs environnementaux ainsi que l’action facilitatrice de l’espèce ingénieure Lithophyllum stictiforme engendrent une corrélation positive pour la composante alpha de la diversité. En revanche, les différences écologiques entre Lithophyllum stictiforme et les autres espèces du coralligène en terme de capacité de dispersion ou des niches écologiques engendrent des variation indépendantes de la diversité génétique et spécifiques pour sa composante beta. Cette thèse participe à améliorer nos connaissances de la biodiversité et du fonctionnement écologique des habitats coralligènes et a aussi permis le développement des certaines méthodes potentiellement applicable au monitoring de ces habitats.

Thesis resume

selectlanguage{english} Biodiversity encompasses the diversities of all the living elements from the molecules to the biosphere. Biodiversity has its own dynamics and is generated by evolutionary processes. There are several levels of biodiversity in particular the diversity of species in communities and the diversity of alleles in populations. Both levels are affected by environmental conditions and interacts with each other. Under a specific set of conditions, for instance when environmental factors affects both levels of diversity in the same direction, genetic diversity and species diversity can become correlated. Coralligenous habitats are emblematic calcareous biogenic constructions of the Mediterranean Sea found in dim light conditions. These habitats are mainly built by calcareous red algae from the Corallinaceae and Peyssoneliaceae families and consolidated by calcareous skeletons built by several mine invertebrates such as bryozoans and serpulid polychaetes. Other organisms like some sponges, molluscs, sipunculids are bioeroders of the concretions. At last, numerous marine non calcareous sessile invertebrates add another layer of structural complexity. The complex three-dimensional structure shelters for a huge variety of species, and coralligenous habitats are considered to be one of the biodiversity hotspot of the Mediterranean Sea. To study coralligenous habitats genetic and species diversity as well as the influence of environmental factors on these diversity levels we used approaches base don the Next Generations Sequencing techniques. We studied the genetic diversity of a engineering calcareous red algae, Lithophyllum spp., using genotyping by capture sequencing . It revealed that this nominal species is actually composed of eight cryptic species which relative abundances vary among localities and depth. This population genomic approach showed that genetic diversity in the most abundant cryptic species, Lithophyllum stictiforme, is shaped by neutral processes of drift and migration strongly influenced by oceanic currents in Marseilles area. Also, it allowed us to detect several loci potentially implicated in local adaptation of this species to depth. Species diversity was studied using a metabarcoding approach. It revealed the high diversity found in these habitats (more than 3000 mOTUs) and the important effect of environmental variables on the structure of species diversity. Depth, slope of the wall and sampling locality affects the species composition of coralligenous assemblages in the Marseilles area. The comparison between both level of diversities on the same sites established that that genetic diversity and species diversity are positively correlated for the alpha component (local diversity) of diversity and uncorrelated for the beta component (composition differences among localities). On one hand, our results imply that some environmental factors and the facilitation action of the engineering species Lithophyllum stictiforme create positive correlations for the alpha component of biodiversity. On the other hand, ecological differences among Lithophyllum stictiforme and the other species in coralligenous communities with regard to dispersal capacities or ecological niches give rise to independent variations of of genetic diversity and species diversity beta components. These work contribute to improve our knowledge of the biodiversity and ecological functioning of these habitats. Some of the methods developments and tuning implemented during this study could be used in monitoring applications of these habitats.