Structure génétique, connectivité et adaptation des huîtres perlières du genre Pinctada au changement global dans l'Océan Pacifique

Genetic structure, connectivity and adaptation of Pinctada pearl oysters to global change in the Pacific Ocean

• Auteur / Autrice : Antoine Gradel
• Direction : Serge Planes, Céline Reisser
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biodiversité, génétique et évolution
• Date : Inscription en doctorat le 31/08/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches insulaires et observatoire de l’environnement (Moorea, Polynésie française ; Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)

Mots clés

Mots clés libres

Génomique des populations

Connectivité

Adaptation

Huîtres perlières

Pacifique

Modélisation biophysique

Population genomics

Connectivity

Adaptation

Pearl oysters

Pacific

Biophysical modelisation

Résumé

Les huîtres perlières du genre Pinctada sont présentes à l'échelle de l'Océan Pacifique, s'échelonnant de la Nouvelle-Zélande jusqu'au Japon, en zone tropicale et en zone plus tempérée. Les différentes populations sont donc présentes dans différents régimes de température, bien que la plupart se situent à l'intérieur de lagons. L'aquaculture de l'huître perlière Pinctada margaritifera en lien avec la perliculture représente la deuxième source la plus importante de revenu pour la Polynésie française. Au cours des dernières décennies des transferts massifs d'individus inter-atolls et parfois inter-archipels ont été réalisés, et aujourd'hui populations sauvages et cultivées se côtoient au sein d'un même archipel voir au sein d'un même atoll en Polynésie française. Connaître la connectivité des populations et définir différentes unités de conservation est aujourd'hui essentiel pour assurer le maintien de la diversité génétique le long de l'aire de répartition de l'espèce et pour conserver les acquis génétiques d'adaptation locale. En effet, au-delà de la caractérisation des niveaux de connectivité, l'identification des acquis génétiques d'adaptation locale sont importants pour le futur de la perliculture, notamment au regard de la température. L'optimum thermique de P. margaritifera (29°C) est dépassé près de 120 jours par ans dans les lagons polynésiens, engendrant des épisodes de mortalité massive. Cependant, certaines populations d'huîtres sont capable de survivre en zone intertidale, dans des flaques à 34°C comme aux Marquises, ce qui tend à indiquer la présence d'une adaptation locale aux fortes températures. Cette thèse propose donc de coupler des outils de génomique des populations, de modélisation biophysique de la dispersion larvaire, et de génomique comparative, qui permettront de (1) estimer l'impact des transferts d'huîtres perlières à des fins perlicoles sur la structure génétique des populations à l' échelle de la Polynésie et tenter de dissocier ces effets historiques d'une connectivité plus récente; (2) définir des « unités » de connectivité au sein des atolls de Polynésie à des fins de conservation de la diversité et de la différenciation génétique; (3) conduire une analyse comparative à l'échelle du Pacifique, utilisant des populations de P. margaritifera et possiblement d'autres espèces de Pinctada présentes sur un gradient de températures, pour identifier des gènes/allèles clés influençant les mécanismes globaux d'adaptation /résistance à la température des bivalves marins.

The Pinctada pearl oysters are distributed across most of the Pacific Ocean, ranging from New Zealand to Japan, in tropical as well as more temperate conditions. Pinctada populations are thus occurring in a wide range of temperature regimes, although the vast majority are found in tropical lagoons. Pearl oyster aquaculture of Pinctada margaritifera for pearl production is the second most important source of income for French Polynesia. In the last decades, massive transfers of spats were organized across atolls or across archipelagos, so that today, wild and cultured stocks co-occur within archipelagos, and even within a given atoll. Understanding population connectivity and defining conservation units is today essential to insure the maintenance of genetic diversity along the range of distribution of P. margaritifera, as well as the identification and conservation of local adaptation variants across populations. Indeed, understanding local adaptation could be useful for the future of perliculture, especially adaptation to rising temperatures. The thermal optimum of P. margaritifera (29°C) is exceeded 120 days a year in Polynesian lagoons, leading to mass mortality events. However, some oyster populations can survive in intertidal areas, in tidepools reaching well above 34°C like in the Marquesas archipelago, which tend to indicate the presence of a local adaptation to high temperature levels. This thesis aims at combining population genomics, biophysical modelling of larval dispersion and comparative genomics to: (1) assess the impact of historical transfers on the genetic structure of P. margaritifera and attempt to dissociate them from more recent contemporary connectivity (2) define connected “units” within atolls and archipelagos in French Polynesia with the aim to maintain levels of genetic diversity and differentiation; (3) conduct a comparative genomic analysis at the scale of the Pacific Ocean using P. margaritifera and possibly other Pinctada species occurring along a temperature gradient, to identify key genes/alleles influencing global mechanisms of adaptation to rising temperatures in marine bivalves.