Etude intégrative des conséquences de la lumière artificielle nocturne chez le crapaud commun, Bufo bufo : effets moléculaires, physiologiques et comportementaux

Integrative study of the consequences of artificial light at night in the common toad, Bufo bufo : molecular, physiological and behavioral effects

• Auteur / Autrice : Morgane Touzot
• Direction : Claude Duchamp, Nathalie Mondy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecophysiologie
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Écologie, des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Cristina Vieira-Heddi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Duchamp, Nathalie Mondy, Sandrine Meylan, François Brischoux, Christian Kerbiriou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sandrine Meylan, François Brischoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution du comportement

Crapaud commun

Pollution lumineuse

Éclairage artificiel

Mots clés libres

Activité physique

Amphibien

Comportement et succès reproducteurs

Écophysiologie

Expression génique

Mélatonine

Métabolisme

Pollution lumineuse

Amphibian

Ecophysiology

Gene expression

Light pollution

Melatonin

Metabolism

Physical activity

Reproductive behavior and success

Résumé

La lumière artificielle nocturne (ALAN), reconnue comme pollution environnementale, perturbe tous les écosystèmes et affecte la photopériode, synchronisateur externe de nombreux processus biologiques. Par une approche intégrative, cette thèse a pour but d’évaluer expérimentalement l’influence d’ALAN sur le crapaud commun, Bufo bufo, amphibien nocturne couramment retrouvé en zones urbaine et péri-urbaine. Mes travaux montrent qu’en période de reproduction, ALAN réduit l’activité physique nocturne et modifie l’allocation énergétique, sans affecter ni la prise alimentaire, ni la masse corporelle des mâles. De plus, bien qu’aucun effet n’ait été observé sur la testostéronémie salivaire, ALAN affecte le comportement et le succès reproducteurs des mâles en augmentant le temps de latence pour s’accoupler avec la femelle, en diminuant le maintien de l’amplexus et en réduisant le taux de fécondation des œufs. Par ailleurs, une analyse sans a priori de transcriptomes de têtards élevés en présence d’ALAN montre une sous expression nocturne de gènes, notamment ceux impliqués dans l’immunité. Une seconde étude gène-spécifique montre une faible influence d’ALAN sur l’expression des gènes codant deux enzymes impliquées dans la synthèse de la mélatonine ou ses trois récepteurs et ne permet pas de conclure quant au rôle central de la mélatonine dans les perturbations liées à ALAN. Ainsi, cette thèse met en évidence les effets très larges d’ALAN chez le crapaud commun, affectant les processus biologiques de l’expression génique à la fitness. Ces résultats doivent être replacés dans le contexte de biologie de la conservation et pris en compte dans la préservation de l’environnement nocturne.

Artificial light at night (ALAN), recognized as an environmental pollution, disrupts all ecosystems and affects the photoperiod, major external synchronizer of many biological processes. Using an integrative approach, this thesis aims to determine experimentally the influence of ALAN on the common toad, Bufo bufo, a nocturnal amphibian commonly found in urban and peri-urban areas. My work shows that during the breeding season, ALAN reduces toad nocturnal physical activity and modifies energy allocation, without affecting neither food intake nor body mass in males. In addition, although no effect was observed on testosterone salivary levels, ALAN affects the reproductive behavior and success of males by increasing the latency time to mate with a female, shortening amplexus maintenance and reducing their egg fertilization rate. Furthermore, the analysis of transcriptomes from tadpoles reared in presence of ALAN highlighted an under-expression of genes at night-time with ALAN, in particular genes involved in immunity. A second gene-specific study showed a weak influence of ALAN on the expression of genes encoding either two enzymes involved in the synthesis of melatonin or three receptors, a finding that did not allow us to conclude about the central role of melatonin in ALAN-related disturbances. In conclusion, this thesis demonstrates that ALAN can have broad effects in the common toad, affecting biological processes from gene expression to fitness. Such results must be considered in the context of conservation biology and considered in the preservation of the nocturnal environment.