Diversité, écologie et adaptation des bivalves Vesicomyidae associés aux environnements réducteurs profonds des marges continentales

Diversity, ecology and adaptation of vesicomyid bivalves associated with deep sea reduced environments along continental margins

• Auteur / Autrice : Carole Decker
• Direction : Karine Olu-Le Roy, Ann Andersen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie biologique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Californie, Golfe de (Mexique)

Mexique

Guinée, Golfe de

Bivalves

Vesicomyidae

Résumé

Les bivalves Vesicomyidae colonisent les sédiments des marges continentales et des plaines abyssales, le long d'un large gradient bathymétrique (100-9050 m). Ils sont également un des taxons clés des environnements réducteurs profonds comme les sources de fluides froids et les sources hydrothermales. L’objectif de cette thèse est d’étudier les caractéristiques des espèces de bivalves Vesicomyidae qui peuvent expliquer leur grande diversité et leur répartition à l’échelle locale ou régionale au niveau des écosystèmes à base chimiosynthétique. Plusieurs espèces sont étudiées, colonisant des environnements variés et des structures géologiques plus ou moins actives dans le Golfe de Guinée et le Bassin de Guaymas. Dans le Golfe de Guinée, les deux espèces de Vesicomyidae colonisant le pockmark Regab Christineconcha regab (dominante) et Loubiericoncha chuni (rare), semblent se répartir en fonction des caractéristiques géochimiques de l’environnement Ces espèces présentent des différences en termes de morphologie (longueur de siphons, structure des branchies) et stratégie démographique (reproduction continue pour Ch. Regab et reproduction discontinue pour L. Chuni). Ces espèces ont en outre, des différences physiologiques, avec une hémoglobine circulante pour L chuni plus affine pour l’oxygène, absente chez Ch. Regab qui ne possède que de la myoblobine dans son pied. De plus, le métabolisme des symbiotes semble plus efficace chez L. Chuni pour la capture de l’hydrogène sulfuré. Ces caractéristiques pourraient expliquer leur répartition dans deux niches écologiques différentes, L. Chuni étant capable de puiser l’hydrogène sulfuré plus en profondeur que Ch. Regab qui reste en surface. Par ailleurs, ces espèces abritent chacune un symbiote différent, mais des échanges sont possibles entre hôtes coexistant dans les mêmes agrégats. Dans le bassin de Guaymas, trois espèces ont été observées et échantillonnées Calyptogena kilmeri, Calyptogena pacifica et Vesicomya gigas dont les deux dernières sont communes aux sources de fluides froids et sources hydrothermales. Ces espèces semblent également se répartir en fonction des caractéristiques géochimiques de leur environnement. Cette étude a permis de mettre en évidence des différences dans les caractéristiques biologiques et physiologiques entre les espèces vivant en sympatrie, en réponse à l’hétérogénéité de l’environnement. La variabilité des caractéristiques abiotiques (notamment les concentrations en hydrogène sulfuré) semble également expliquer la diversité des espèces à l’échelle régionale, en se superposant à l’effet de la profondeur. En effet, une corrélation significative entre la phylogénie basée sur le gène mitochondrial COI des Vesicomyidae et la profondeur maximum à laquelle ils sont échantillonnés suggère divers événements récurrents de spéciation selon un gradient bathymétrique croissant. Le travail mené au cours de cette thèse montre l’intérêt des études pluridisciplinaires pour comprendre la diversité des espèces symbiotrophiques ainsi que leurs adaptations à leur environnement dans les écosystèmes réducteurs profonds.

Vesicomyid bivalves colonize continental margin and abyssal plain from 100 to 9050 m depth. They are a major component of deep sea reducing environments such as cold-seeps and hydrothermal vents. The objective of this thesis is to study biological characters of vesicomyid bivalves explaining their diversity and repartition at small or large scale in chemosynthetic based ecosystems. The study includes some species from various environments and geological settings in the Gulf of Guinea and Guaymas Basin. In the Gulf of Guinea, environmental geochemical parameters likely influence repartition of Christineconcha regab (dominant) and Laubiericoncha chuni (rare) along the. Regab pockmark. These species have different morphological characters (siphons, gills) and demographic strategies (Ch. Regab: continuous reproduction and L. Chuni: seasonal reproduction). Moreover both species have distinct physiological characters with circulating haemoglobin in L. Chuni and not in Ch. Regab possessing myoglobin in its feet. Symbiotic metabolism seems also more efficiency in L. Chuni than in Ch. Regab. These differences could explain their repartition in different ecological niches as L. Chuni is buried deeper in the substrate and can reach the sulphides deeper in the sediment than Ch. Regab. Then both species have a single symbiont but exchanges could occur between hosts living in dual-specific aggregates. In the Guaymas basin, three species have been observed: Calyptogena kilmeri, Calyptogena pacifica et Vesicomyagigas both last one living both in cold seeps and hydrothermal vents ecosystems. Geochemical characteristics also seem to influence repartition of the species. This study highlights differences in biological and physiological characteristics among species according to environmental heterogeneity. Variability of abiotic parameters such as sulfide concentration seem explain diversity of species at regional scale and also the depth. Indeed a significant correlation of the molecular phylogeny based on COI with the character ‘habitat depth limit’ suggests the possible recurrent events of ‘stepwise speciation’ from shallow to deep waters. This thesis underlines the interest of pluridisciplinary studies to understand diversity of symbiont-bearing species and their adaptations to their environments in deep-sea reduced environments.