Contribution à la compréhension de l’écologie comportementale et thermique des gastéropodes intertidaux

A step forward in the understanding of behavioural and thermal ecology of intertidal gastropods

• Auteur / Autrice : Emilie Moisez
• Direction : Laurent Seuront, Nicolas Spilmont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 17/02/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG) - Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) - UMR 8187 / LOG
• Jury : Président / Présidente : Tarik Meziane
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Seuront, Nicolas Spilmont, Tarik Meziane, Sylvain Pincebourde, Gerardo Zardi, Florence Elias, Céline Ellien, Sylvie Marylène Gaudron
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvain Pincebourde, Gerardo Zardi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie de la zone intertidale

Effets du sel

Effets de la chaleur

Comportement animal

Gastéropodes marins

Mots clés libres

Thigmotaxie

Behavioural ecology

Thermal ecology

Intertidal gastropods

Climate change

Résumé

Les organismes intertidaux vivent dans un environnement variable et complexe et sont soumis à de nombreux stimulus et stress. Récemment, de nouvelles études sur les capacités sensorielles de ces gastéropodes et sur leur capacité à se déplacer dans leur environnement, ont démontrées que leur répertoire comportemental était plus large que prévu. Dans ce contexte, cette thèse a pour but d’améliorer nos connaissances sur le comportement de thigmotaxie chez Littorina littorea. La thigmotaxie a donc été testée dans des dispositifs expérimentaux de différentes tailles et de différentes formes. Cette approche permet aux individus de rencontrer des discontinuités en 2-dimension ou en 3-dimension et a pour but d’aider à comprendre comment la complexité topographique de leur environnement peut modifier le comportement thigmotactique chez les gastéropodes. La thigmotaxie a aussi été testée sous différentes conditions de salinité pour comprendre comment ces variations de salinité peuvent altérer leur comportement. En effet, les organismes intertidaux sont soumis à de larges variations de salinité pendant les périodes d’émersion. Pendant ces périodes d’émersion, ils sont aussi soumis à de grandes variations de température (jusqu’à 20°C). Ce travail s’intéresse aussi au comportement thermique des gastéropodes intertidaux via l’étude de la température du corps de L. littorea et de Patella vulgata et celle de leur microhabitat. Ces températures sont étudiées durant 4 jours ensoleillés, de Juin à Décembre, afin de tester le choix d’un microhabitat par ces 2 espèces de gastéropodes sous des conditions de températures auxquelles ils peuvent être soumis au cours d’un cycle saisonnier sur la Côte d’Opale. Le comportement d’agrégation chez L. littorea et les bénéfices thermiques associés précédemment étudiés dans la littérature sont aussi examinés, (i) in situ sous des conditions de vague de chaleur modérée et (ii) ex situ sous des conditions extrêmes de vague de chaleur simulée au laboratoire. En particulier, la température du corps des individus à l’intérieur et de ceux à l’extérieur des agrégats est étudiée pour comprendre l’importance de la position des individus au sein des agrégats.Ces résultats suggèrent que la thigmotaxie semble être l’une des taxies majeures impliquée dans l’orientation des gastéropodes. En effet, même sous des conditions défavorables (i.e. salinité basse), le comportement thigmotactique est observé chez L. littorea. Ce travail souligne également une préférence pour les macrohabitats biogéniques chez L. littorea et P. vulgata, qui permettent de réduire les stress thermique et de dessiccation. Au sein d’un macrohabitat, les organismes intertidaux sont capables de tirer avantage de la mosaïque thermique rencontrée dans leurs environnements et de sélectionner un microhabitat. Chez les gastéropodes, cette sélection de microhabitat est espèce-, température- et habitat-dépendante et leur permet de se maintenir dans leur optimum de températures. Pour finir, ce travail souligne l’absence de bénéfice thermique à être agrégé chez L. littorea sous des conditions de stress thermique. En particulier, sous des conditions de vague de chaleur extrême, la température du corps des individus à l’intérieur de l’agrégat est supérieure à celle des individus à l’extérieur de l’agrégat. Ce résultat pose la question, encore irrésolue, des mécanismes qui entrainent le comportement d’agrégation chez L. littorea.Ces résultats contribuent néanmoins à la preuve croissante qu’étudier le comportement chez les gastéropodes intertidaux est crucial pour comprendre comment ils se déplacent, perçoivent leur environnement et peuvent réagir à l’augmentation des températures dans le cadre du réchauffement global. Ce travail souligne également l’importance d’une meilleure compréhension de la thermorégulation chez les organismes intertidaux, pour permettre une meilleure estimation de l’impact du réchauffement global sur leur écologie.

Intertidal organisms inhabit highly variable and complex environments and are submitted to a large range of stimuli and stresses. Recently, new insights into the sensory abilities of intertidal gastropods and their subsequent ability to navigate through topographically complex landscapes demonstrated that the behavioural repertoire of intertidal gastropods is much wider than previously thought. In this context, the present thesis first aimed to ameliorate our knowledge in the thigmotactic behaviour of Littorina littorea. Specifically, thigmotactic behaviour was tested in experimental containers of different sizes and shapes. This approach allowed individuals to encounter two-dimensional and three-dimensional discontinuities in order to understand how the topographical complexity of their environment can modify this behaviour. Thigmotaxis was further tested under decreasing salinity concentrations to understand how salinity can modify gastropods behaviour, since they are typically submitted to large salinity variations during emersion periods. During emersion, intertidal organisms are also submitted to large temperature variations (up to 20°C). Thus, this work also investigated the thermal behaviour of intertidal gastropods by studying body temperature of L. littorea and Patella vulgata and their microhabitat temperature on a rocky platform on the French coasts of the eastern English Channel. Temperatures were investigated on four sunny days from June to December to test the microhabitat choice of these two intertidal gastropods species under temperature conditions typically experienced through a seasonal cycle on the Opal Coast. Aggregation behaviour in L. littorea and the associated thermal benefits previously found in gastropods literature were also investigated, (i) in situ under a moderate heat wave and (ii) ex situ under an extreme heat wave simulated under laboratory-controlled conditions. Specifically, the body temperature of individuals inside and at the edge of aggregates were investigated to assess the importance of the position within aggregates.Taken together, the results of this thesis suggest that the thigmotactic behaviour can be one of the major taxes involved in intertidal gastropods orientation. Indeed, even under unfavourable conditions (e.g. low salinity conditions), the thigmotactic behaviour is still observed in L. littorea. This work also highlighted macrohabitat preference in L. littorea and P. vulgata for biogenic structures which allow to reduce both desiccation and thermal stresses. Within a macrohabitat, intertidal organisms are able to take advantage of the thermal mosaic encountered in intertidal environment and select microhabitat. This microhabitat selection in gastropods, is species- temperature- and habitat-dependent and allows individuals to maintain their body into their optimal range of temperatures. Finally, this work stressed the absence of thermal benefits of being aggregated in L. littorea under heat stress conditions. Specifically, under extreme heat wave, body temperature of individuals inside the aggregate is higher than for individuals at the edge of the aggregate. This result raised the rather unexpected and still unresolved question to understand the mechanisms driving aggregation behaviour in L. littorea. These results nevertheless contribute to the growing evidence that studying behaviour in intertidal gastropods is critical to understand how they move, how they perceive their environment and how they cope with raising temperature under global warming. This work also highlighted the importance of a better understanding of the thermoregulatory behaviour in intertidal organisms, for a better estimation of the impact of global warming in their ecology.