Variation génétique et persistance des populations en milieu marin : implications pour la conservation

Genetic variation and population persistence in marine systems : implications for conservation

• Auteur / Autrice : Alicia Dalongeville
• Direction : Stéphanie Manel, David Mouillot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie et Biodiversité
• Date : Soutenance le 22/09/2017
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Carole Kerdelhué
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Manel, David Mouillot, Oscar Puebla, Didier Aurelle, Philippe Lenfant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Oscar Puebla, Didier Aurelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Connectivité (écologie)

Poissons -- Populations

Paysage

Écologie marine

Mots clés libres

Ecologie marine

Génétique du paysage

Dynamique des populations

Connectivité

Changements climatiques

Adaptation

Marine ecology

Seascape genetics

Population dynamics

Connectivity

Climate changes

Adaptation

Résumé

Les écosystèmes marins sont soumis à des changements environnementaux rapides sous l’impact des pressions anthropiques croissantes qui menacent la persistance des espèces et des populations locales. Comprendre les effets de la variabilité génétique et des capacités de dispersion sur la persistance des espèces marines, est donc un enjeu majeur pour la conservation de la biodiversité. Mes travaux de doctorat répondent ainsi à deux objectifs principaux : (i) évaluer la distribution spatiale et les déterminants de la variation génétique de populations de poissons marins côtiers (ii) estimer les réponses des populations aux changements climatiques afin de mieux comprendre leur capacité de persistance.J’ai d’abord montré, à partir d’une synthèse bibliographique réalisée sur 31 espèces de poissons méditerranéens, que les traits écologiques liés à la mobilité et à la taille des populations influencent fortement le niveau de diversité génétique intra-populationnelle des espèces. Ensuite, j’ai étudié les déterminants de la variation génétique spatiale à partir des données récoltées sur 727 individus de rouget de roche (Mullus surmuletus) issus de 72 sites autour la Mer Méditerranée et regroupés en 47 groupes génotypés pour 1153 marqueurs SNP. Des analyses de génétique du paysage ont montré que la dispersion larvaire structure la variation génétique de l’espèce à moyenne et petite échelle spatiale (<1 000km), alors que l’isolement géographique, possiblement dû à l’histoire démographique des populations ou à l’adaptation, est le principal facteur structurant à plus large échelle. Finalement, l’étude de la variation génétique adaptative de M. surmuletus réalisée à l’aide d’un criblage génomique a mis en évidence une potentielle réponse adaptative de l’espèce au gradient Est-Ouest de salinité en Méditerranée.Dans un second temps, un modèle démo-génétique simulant la dynamique et la résilience des populations de coraux dans l’Indopacifique a montré qu’un mécanisme de « sauvetage évolutif » permet aux génotypes adaptés aux eaux les plus chaudes de diffuser entre les populations grâce à la connectivité larvaire. Ce mécanisme favorise la persistance des populations en permettant leur adaptation à des changements environnementaux qui conduiraient sans cela à des déclins, voir des extinctions locales.Finalement, l’ensemble de ces travaux ont mis en évidence la nécessité de considérer la connectivité et le potentiel évolutif des espèces dans les stratégies de conservation, afin de maximiser leur capacité de résilience et de persistance à long terme en dépit des crises environnementales de plus en plus prononcées.

World marine ecosystems are experiencing unprecedented anthropic pressures inducing rapid environmental changes that threaten the persistence of wild species and their local populations. Hence, understanding the effects of genetic variability and dispersal capacities on marine population persistence is a key issue for the conservation of biodiversity. My PhD work had two main objectives: (i) evaluate the spatial distribution and drivers of genetic variation across coastal marine fish populations, and (ii) estimate the response of populations to climate changes in order to better understand their ability to persist.First, by performing a synthesis of published literature on 31 Mediterranean fish species, I showed that ecological traits related to mobility and population size strongly influence the level of within-population genetic diversity across species. Then, I studied the drivers of spatial genetic variation using genetic data from 727 individuals of the stripped red-mullet (Mullus surmuletus) collected in 72 sites around the Mediterranean Sea, and grouped into 47 pools genotyped for 1153 single nucleotide polymorphism (SNP) markers. Seascape genetic analyses showed that larval dispersal predominantly structures M. surmuletus genetic variation at intermediate and local spatial scales (<1000 km), whereas geographic isolation, due to population demographic history or adaptation, is the main driver at larger spatial scale. Lastly, studying the adaptive genetic variation of M. surmuletus using genome scan revealed a potential adaptive response of this species to the East-West gradient in salinity across the Mediterranean Sea.Subsequently, using a demo-genetic model to simulate coral population dynamics and resilience across the Indo-pacific corals, I showed that the process of ‘evolutionary rescue’ can help genotypes adapted to warm ocean waters to move and migrate between populations thanks to larval connectivity. Evolutionary rescue can thus promote the persistence of populations by allowing them to adapt to environmental changes that would otherwise lead to population declines or even local extinctions.Finally, all of these results highlighted the need to better consider connectivity and the evolutionary potential of species in conservation strategies, in order to maximize their resilience capacity and long-term persistence in the face of more severe environmental crises.