Thèse soutenue

Distribution et partitionnement de la biodiversité hydrothermale dans un système discontinu de dorsales : le cas des bassins arrière-arc de l’ouest Pacifique
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Auteur / Autrice : Camille Poitrimol
Direction : Éric ThiébautMarjolaine Matabos
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Écologie marine
Date : Soutenance le 23/09/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Adaptation et diversité en milieu marin (Roscoff, Finistère ; 2005-....)
Jury : Président / Présidente : Didier Jollivet
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Desroy
Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Cusson, Ana Colaço

Résumé

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Les environnements hydrothermaux sont ciblés par les industriels dans le but d’exploiter les métaux qui les composent, notamment des terres rares utilisées dans la fabrication de produits de haute technologie. Bien que l’exploitation de ces minerais n’ait pas encore commencée, une telle activité pourrait avoir des impacts considérables sur les écosystèmes hydrothermaux et leur biodiversité. Si les processus structurant la biodiversité hydrothermale commencent à être bien compris le long des systèmes continus de dorsales médio-océaniques, ils sont encore mal connus au sein des systèmes fragmentés que sont les bassins arrière-arc de l’ouest Pacifique, cible première des entreprises minières. Comprendre comment est structurée la biodiversité et les processus impliqués est pourtant indispensable pour évaluer le degré de résilience des communautés face à des perturbations et mettre en place des mesures adaptées et efficaces de gestion et de protection de ces écosystèmes. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de décrire la distribution de la biodiversité des bassins arrière-arc du sud-ouest du Pacifique (i.e. les bassins de Manus et Woodlark à l’ouest et ceux de Nord-Fidji et de Lau et l’arc-volcanique de Futuna à l’est) à différentes échelles spatiales, et ses liens avec les caractéristiques chimiques de l’habitat et les traits d’histoire de vie des espèces. La macrofaune associée à trois habitats caractéristiques des zones de diffusion actives de la région a été ciblée: les agrégations de gastéropodes Alviniconcha et Ifremeria et les moulières à Bathymodiolus. Dans un premier temps, la mise en œuvre d’une approche de barcode moléculaire sur le gène mitochondrial Cox1 a mis en évidence la présence de plusieurs espèces cryptiques chez les gastéropodes. Bien que reflétant l’histoire tectoniques des bassins, les patrons phylogéographiques décrits variaient fortement entre les différents taxons de gastéropodes étudiés, suggérant que les espèces ont pu évoluer en sélectionnant des stratégies de dispersion contrastées, voire opposées. Cette diversité de stratégie a pu être favorisée par la fragmentation et l’instabilité de l’habitat. Dans un second temps, l’étude de la structure des populations et la biologie de la reproduction de deux espèces de gastéropodes emblématiques de la zone d’étude (i.e. Lepetodrilus schrolli et Shinkailepas tollmanni) a montré que ces espèces avaient une gamétogénèse et un recrutement continu, traits communs à de nombreuses espèces hydrothermales. Aucune influence des conditions environnementales sur le recrutement ou la gamétogenèse n’a pu être démontré, suggérant que l’hétérogénéité des habitats n’impacte pas ces deux caractéristiques démographiques. Enfin, l’analyse des assemblages faunistiques associées aux trois habitats a révélé une structuration à différentes échelles spatiales : entre les habitats le long du gradient de dilution du fluide hydrothermal, entre les champs d’un même bassin et entre les différents bassins. Une partition de la diversité béta montre que le principal mécanisme responsable de ces changements est un remplacement des espèces le long des différents gradients. Comme pour l’étude de la biologie des populations de L. schrolli et S. tollmanni, les conditions environnementales expliquent peu la variabilité observée. Cela peut être la conséquence de notre faible capacité à mesurer correctement les conditions environnementales à l’échelle des organismes, de l’existence de micro-habitats ou d’un rôle important des relations biotiques. La séparation entre les bassins de l’est et celui de Manus est observée à différents niveaux d’organisation de la biodiversité : de la diversité génétique au sein des espèces jusqu’à la diversité spécifique des communautés. Le bassin de Woodlark apparait alors être une zone de connexion entre les bassins Est et le bassin de Manus.