Le séquençage haut-débit pour détecter et étudier les espèces marines non-indigènes : un complément pertinent aux méthodes traditionnelles ?

High-throughput sequencing techniques for the detection and survey of marine non-indigenous species : a valuable addition to traditional methods ?

• Auteur / Autrice : Marjorie Couton
• Direction : Frédérique Viard, Thierry Comtet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie marine
• Date : Soutenance le 29/10/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Adaptation et diversité en milieu marin (Roscoff, Finistère ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Destombe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Flavia Nunes
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Turon, Naiara Rodriguez-Ezpeleta

Mots clés

Mots clés contrôlés

Niche écologique

Salissures biologiques

Écologie marine

Séquençage à haut débit

Métabarcoding

Biodiversité marine

Observations

Invasions biologiques marines

Mots clés libres

ADN environnemental

Ecologie marine

Invasions biologiques

Metabarcoding

Ports

Séquençage à haut débit

Environmental DNA

Marine ecology

Biological invasions

Metabarcoding

High-throughput-sequencing

Résumé

La détection précoce des espèces non-indigènes (ENI) à leurs points d'introduction (ex. ports) est cruciale pour une gestion efficace de ces espèces. Réduisant le coût et le temps de traitement, les techniques de séquençage à haut débit (HTS) sont prometteuses. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux organismes marins sessiles du biofouling des ports. Nous avons d'abord étudié par HTS la diversité taxonomique et génétique de colonies du genre Botrylloides; les six pipelines bioinformatiques testés ont tous fourni une évaluation pertinente de la biodiversité, mais avec des résultats variables pour la détection des haplotypes. L'étude de l'ADN environnemental obtenu dans dix ports en deux saisons a ensuite révélé que les communautés portuaires sont variables dans le temps et dans l'espace. Les données HTS détectent par ailleurs de nombreuses ENI sans toutefois identifier toutes les ENI observées par une méthode traditionnelle. Enfin, nous avons étudié la propagation des ENI benthiques sessiles en milieu naturel grâce au déploiement de plaques expérimentales au sein et hors d'un port; les espèces étant identifiées par metabarcoding et en utilisant des critères morphologiques. Les assemblages portuaires sont comme attendu différents des habitats naturels mais la plupart des ENI sont communes aux deux types d'habitats. Le metabarcoding de zooplancton d'une série chronologique de deux ans a confirmé la présence d'ENI en phase larvaire, et leur reproduction. Bien qu'avec des limites, les techniques HTS sont ainsi complémentaires des méthodes traditionnelles et pertinentes pour détecter et étudier les ENI, notamment dans les ports et milieux naturels voisins.

Early detection of non-indigenous species (NIS) at their points of introduction (e.g. ports) is crucial for effective management of these species. High-throughput-sequencing (HTS) techniques are promising for reducing costs and processing time. In this thesis, we focused on the sessile marine organisms of port biofouling. We first studied the taxonomic and genetic diversity of Botrylloides colonies using HTS; all six bioinformatics pipelines tested provided a relevant assessment of biodiversity, but with variable results for haplotype detection. The study of environmental DNA obtained in ten ports over two seasons then revealed that port communities are variable in time and space. The HTS data also detected many NIS without, however, identifying all the NIS observed by a traditional method. Finally, we studied the dispersion of sessile benthic NIS in natural habitats by means of experimental plates deployed inside and outside a port; the species were identified by metabarcoding and using morphological criteria. Port assemblages were, as expected, different from natural habitats, but most NIS were found in both types of habitats. Zooplankton metabarcoding of a two-year time series confirmed the presence of NIS at the larval stage, and thus their reproduction. Altogether, although with limitations, HTS techniques were found to be complementary to traditional methods, and relevant for detecting and studying NIS, notably in ports and nearby natural habitats.