La diversité à travers les échelles d'organisation biologique : étude chez les poissons marins tropicaux

Diversity across scales of biological organization: a study in tropical marine fishes

• Auteur / Autrice : Maurine Vilcot
• Direction : Stéphanie Manel, Fabien Leprieur
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : STE-Biologie et Ecologie Evolutives
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 18/09/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEFE - Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive
• Jury : Président / Présidente : Philippe Jarne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Fauvelot, Simon Blanchet, Amélia Viricel-pante, Stéphanie Manel, Fabien Leprieur
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cécile Fauvelot, Simon Blanchet

Mots clés

Mots clés libres

Génétique des populations

Écologie des communautés

Poissons tropicaux

Diversité β

ADN environnemental

Population genetics

Community ecology

Tropical fish

Β-diversity

Environmental DNA

Résumé

Décrire et comprendre la distribution spatiale de la diversité biologique et les processus qui la sous-tendent est au cœur de la génétique des populations et de l’écologie des communautés. Si ces deux échelles d’organisation biologique (populations et communautés) sont régies par des processus évolutifs analogues (dérive, dispersion, sélection), les patrons spatiaux de diversité intra- et interspécifique devraient covarier. Pourtant, les observations ne confirment pas toujours cet attendu, et la congruence spatiale entre la diversité génétique au sein des espèces et la diversité spécifique au sein des communautés est fonction du contexte. Cette thèse vise à étudier les processus qui génèrent et maintiennent les assemblages de poissons marins tropicaux, tout en évaluant les conditions dans lesquelles une corrélation positive entre les diversités génétique et spécifique est observée. Dans ce but, nous analysons parallèlement les patrons de diversité spécifique des poissons marins tropicaux, avec les patrons de diversité génétique d’un poisson d’Indo-Pacifique (Etelis coruscans), de 20 espèces de poissons de récifs coralliens de l’Océan Indien, et de 15 espèces des Caraïbes. Nous mettons en évidence le rôle central des processus neutres de dispersion dans la structuration des communautés de poissons tropicaux à la fois aux échelles intra- et interspécifiques. Lorsque la limitation à la dispersion est le principal déterminant des patrons de diversité β, nous observons une covariation spatiale positive entre les diversités β génétique et spécifique. Plus particulièrement, nous démontrons que le continuum de diversité β est modulé par plusieurs facteurs, dont la délimitation de la communauté, les capacités de dispersion des espèces, et la structure du paysage marin. Nous fournissons également une preuve de concept de l’utilisation du métabarcoding de l’ADN environnemental pour l’étude unifiée et standardisée des patrons spatiaux de la diversité intra- et interspécifique en milieu marin. En intégrant des données à différentes échelles biologiques, spatiales et taxonomiques chez les poissons tropicaux, cette thèse contribue à une meilleure compréhension des processus éco-évolutifs qui relient les échelles d’organisations biologiques entre elles.

Describing and understanding the spatial distribution of biological diversity and the processes underlying it is the core of population genetics and community ecology. If these two scales of biological organization (populations and communities) are governed by analogous evolutionary processes (drift, dispersal, selection), the spatial patterns of intra- and interspecific diversity should covary. However, observations do not always confirm this expectation, so that spatial congruence between genetic diversity within species and specific diversity within communities is context-dependent. This thesis aims to study the processes that generate and maintain tropical marine fish assemblages, while assessing the conditions under which a positive correlation between genetic and specific diversity is observed. To this end, we analyze in parallel the species diversity patterns of tropical marine fish communities, with the genetic diversity patterns of an Indo-Pacific fish (Etelis coruscans), 20 coral reef fish species from the Indian Ocean, and 15 species from the Caribbean Sea. We highlight the central role of neutral dispersal processes in structuring tropical fish communities at both intra- and interspecific scales. When dispersal limitation is the main determinant of β-diversity patterns, we observe positive spatial covariation between genetic and specific β-diversities. Specifically, we demonstrate that the β-diversity continuum is modulated by several factors, including community delimitation, species dispersal abilities, and seascape structure. We also provide a proof-of-concept of the potential of environmental DNA metabarcoding for the unified and standardized study of spatial patterns of intra- and interspecific diversity in the marine environment. By integrating data from different biological, spatial and taxonomic scales in tropical fish, this thesis contributes to a better understanding of the eco-evolutionary processes that link scales of biological organization together.