Le défi évolutif du changement climatique, processus adaptatifs chez le corail rouge (Corallium rubrum)

The evolutionary challenge of climate change, adaptive processes in the red coral

• Auteur / Autrice : Marine Pratlong
• Direction : Didier Aurelle, Pierre Pontarotti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 05/12/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observatoire des Sciences de l’Univers - Institut Pythéas - Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....) - Agence nationale de la recherche (France)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Poggiale
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eve Toulza, Nicolas Galtier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte Crouau-Roy, Nicolas Bierne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Connectivité (écologie)

Détermination génétique du sexe

Changements climatiques -- Adaptation

Corail rouge

Mots clés libres

Corail rouge

Sélection

Adaptation locale

Changement climatique

Déterminisme génétique du sexe

Connectivité

Red coral

Selection

Local adaptation

Climate change

Genetic determinism of sex

Connectivity

Résumé

En Méditerranée, le corail rouge présente un important rôle écologique dans les écosystèmes benthiques de substrat dur. Les conditions environnementales, et notamment thermiques extrêmement contrastées que cette espèce subit sur l'ensemble de son aire de répartition, en font un modèle intéressant pour l'étude de l'adaptation locale. Dans un premier temps, nous avons confirmé que les différences d'expressions de gènes étaient maintenues au cours du temps, en absence de stress thermique chez des individus issus de profondeurs différentes à Marseille. Certains des gènes identifiés sont de bons candidats pour l'étude de l'adaptation locale et de forts arguments en faveur de la conservation de cette fonction chez les cnidaires. Afin d'identifier d'éventuelles bases génétiques de l'adaptation locale chez le corail rouge, nous avons mis en place un protocole d'échantillonnage de paires de populations `surface vs profondeurs' dans trois régions géographiques différentes suivi d'un séquençage via RAD-Séquençage. L'analyse de la structure génétique neutre indique une connectivité réduite entre les populations de surface et à fois populations de surface et les populations profondes qui pourrait limiter les capacités de recolonisation des populations les plus exposées aux pressions du changement global. Nous avons identifié un signal probable d'adaptation locale, sans qu'une convergence dans les gènes ou les fonctions candidats n'ait été observée. L'analyse de la structure génétique chez le corail rouge a conduit à l'identification de marqueurs génétiques du sexe.

The Mediterranean red coral has an important ecological role in Mediterranean benthic ecosystems and is submitted to major anthropic pressures because of its direct (exploitation) and indirect (attractivity for recreational scuba-diving) economical values. Because of the extremely contrasted thermal conditions it deals with along his range the red coral is an interesting model for the study of local adaptation. We first confirmed that gene expression differences were maintained along time, in absence of thermal stress in individuals from different depths in Marseille. Some of these genes were good candidates for the study of local adaptation and strong arguments supporting the conservation of this function in cnidaria.In order to identify potential genetic basis of the local adaptation in the red coral, we built a sampling design of pairs of `shallow vs deep' populations in three geographical regions and sequenced via RAD-Sequencing the corresponding individuals. The analysis of neutral genetic structure of the studied populations highlighted a limited connectivity of shallow populations with both shallow populations and deep populations that could counteract recolonization abilities of population the most exposed to global change. Several methodological obstacles have been met in the detection of loci under selection in such strongly structured species. By keeping in mind these potential biases, we highlighted a potential signal of local adaptation in Marseille and Corsica, without any convergence in candidates genes and functions. The analysis of the genetic structure of the red coral led us to the identification of sex genetic markers.