Climat et biodiversité : application de récents développements méthodologiques à l'étude et la modélisation des pertes en eau par évaporation chez un amphibien

Climate and biodiversity : application of recent methodological developments in the study and the modelling of transepidermal evaporative water loss in an amphibian

• Auteur / Autrice : Thomas Wardziak
• Direction : Pierre Joly, Laurent Oxarango
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie biophysique
• Date : Soutenance le 26/09/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Écologie, des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Desouhant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anthony Herrel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Denoël, Marc Prat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie par résonance magnétique

Évapotranspiration

Changements climatiques

Amphibiens

Mots clés libres

Amphibien

Changement climatique

Evapotranspiration

Comportement

Modélisation

Imagerie

Pathogène

Amphibian

Climate change

Water loss

Water-conserving behaviour

Modelling

Imaging

Pathogen

Résumé

Dans un contexte de changement climatique, il est essentiel de prévoir comment les organismes peuvent être affectés dans leurs relations physiques avec l'environnement. Les amphibiens représentent le groupe des vertébrés le plus sensible aux changements environnementaux, en raison d'une perte en eau par évaporation transépidermique (PEET) permanente. Ma thèse vise à mettre en place des approches pour mesurer et modéliser avec précision les surfaces de la peau contribuant à la PEET; établir les lois de transfert d'eau amphibien-environnement; et fournir une meilleure compréhension des réponses physiologiques face au pathogène Batrachochytrium dendrobatidis. Ces expériences ont été réalisées sur des tritons palmés (Lissotriton helveticus) mâles adultes en phase terrestre. Nos résultats suggèrent que L. helveticus ne présente aucune adaptation physiologique pour limiter la PEET, les moyens étant limités à l'expression d'une posture en forme de dollar. Une méthode de reconstruction 3D basée sur l'lmagerie par Résonance Magnétique a été utilisée pour générer des géométries 3D des tritons utilisables pour mesurer leur surface, et à des fins de simulation. Nous avons ainsi réalisé une analyse numérique en 3D des PEET, et avons proposé une relation pour estimer cette perte dans une large gamme de conditions climatiques. Enfin, nos résultats supportent l'hypothèse de dysfonctionnement épidermique, suggérant que B. dendrobatidis compromet la capacité des amphibiens à se réhydrater. Ma thèse devrait contribuer à développer de nouvelles approches en sciences des relations eau-amphibiens, et à améliorer nos connaissances sur les effets des changements environnementaux sur les organismes

Ln a context of climate change, it is critical to predict how organisms might be affected in their physical relations with environment. Amphibians are among the vertebrate groups the most affected by ecological changes, because of permanent transepidermal evaporative water loss (TEWL) through their skin. My thesis aims at setting up approaches to measure and model accurately the functional skin surface areas that contribute to TEWL, establishing laws of water transfer between an amphibian and its physical environment, and providing understanding on physiological responses to the skin pathogen Batrachochytrium dendrobatidis. We conducted experiments on adult males of the palmate newt (Lissotriton helveticus) during their terrestrial phase. Our results suggest that L. helveticus did not show any physiological adaptations to restrain TEWL. The ways to reduce TEWL result essentially in the expression of a stereotyped dollar-shaped water-conserving posture. We used a Magnetic Resonance lmaging-based 3D reconstruction method to generate 3D geometries of newt that is suitable for measuring skin surface areas, and for simulation purposes. We successfully performed 3D numerical analysis of TEWL, and proposed an original relationship to estimate TEWL rates in a large range of temperature and humidity. Finally, our results support the epidermal dysfunction hypothesis, which suggests that B. dendrobatidis compromises the ability of amphibians to rehydrate. My thesis would contribute to open new approaches to the science of amphibian water relations, and improve our knowledge of the effects of ecological changes on organisms