Stage de M2 Approche multi-spécifique de la diversité moléculaire d’invertébrés marins en Manche ouest : rôle relatif des traits d’histoire de vie et des affinités biogéographiques - Nom du ou des maîtres de stage : Claire Daguin-Thiébaut & Frédérique Viard - Lieu du stage : Station Biologique de Roscoff – Lab. Adaptation & Diversité en Milieu MarinEquipe Diversité & Connectivité dans les Paysages Marins Côtiers - Coordonnées du ou des maîtres de stage (adresse, téléphone, fax, e-mail) Equipe DIVCO – UMR 7144 AD2M Station Biologique de Roscoff Place Georges Teissier 29680 Roscoff Site web de l’équipe : http://www.sb-roscoff.fr/divco.html C. Daguin-Thiébaut Tel. 02 98 29 23 19 Email : [email protected] F. Viard Tel. 02 98 29 23 12 Email : [email protected] - Description et objectifs scientifiques du stage A l’échelle de l’Atlantique Nord-Est, la Manche occidentale se situe à un carrefour biogéographique entre les provinces boréale froide au nord et lusitanienne chaude au sud (Dinter 2001). Dans de telles zones de transition biogéographique, sont observés des changements dans la composition des communautés marines. Par exemple, des espèces d’affinités boréales y trouvent leur limite sud de distribution et des espèces d’affinités lusitaniennes leur limite nord. Dans ces zones sont également observés des ruptures phylogéographiques résultant de l’histoire démographique et migratoire des espèces dans ces régions (Marko & Hart 2011 ; Jolly et al. 2006 ; Maggs et al. 2008). Les travaux réalisés sur la répartition de la macrofaune à l’échelle de la Manche Occidentale dans les années 1950 (Holme 1961, 1966) et 1960-1970 (Cabioch et al. 1977) ont montré une distribution hétérogène des espèces benthiques qui résulte à la fois de facteurs climatiques (i.e. température) et de facteurs édaphiques (i.e. vitesse des courants, nature du sédiment). L’enchevêtrement de différents gradients thermiques limite l’aire de répartition des espèces en fonction de leur caractère sténotherme ou eurytherme, et de leur affinité pour des eaux tempérées chaudes ou tempérées froides. Holme (1966) a ainsi défini 6 groupes d’espèces qui présentent des différences spatiales de répartition en raison de leurs exigences climatiques. Par exemple, il est possible de mentionner les espèces présentes dans toute la Manche dont la répartition est gouvernée par des facteurs édaphiques (ex : Paphia rhomboides, Goudalia triangularis) ou au contraire les espèces sarniennes qui sont des espèces d’eau chaude dont la distribution et les plus fortes abondances sont centrées sur le golfe normano-breton (ex : Nucula nucleus, Arca lactea, Venus verrucosa). Or, depuis ces travaux précurseurs, les caractéristiques thermiques de la Manche ont été modifiées de manière significative. Des observations synoptiques obtenues depuis 1986 à partir d’images satellitales montrent ainsi une augmentation moyenne des eaux de 0,6°C à l’échelle de la Manche occidentale en dépit d’une relative hétérogénéité locale (Saulquin & Gohin 2010). Ces changements climatiques devraient affecter de façon significative la composition des communautés benthiques et impacter la dynamique démographique des espèces à une échelle régionale, et par conséquent leur diversité génétique et sa distribution (par ex. effets de goulots d’étranglements génétiques conduisant à une perte de diversité). Ces effets sur la diversité génétique devraient néanmoins être modulés par les caractéristiques biologiques et écologiques des espèces, par exemple par leurs traits d’histoire de vie (longévité, durée de la phase pélagique, systèmes de reproduction) ou leur niche écologique etc. L’objectif de ce stage est d’identifier le rôle de ces caractéristiques sur la diversité génétique d’invertébrés benthiques (mollusques bivalves et gastéropodes) à l’échelle de la Manche occidentale en travaillant simultanément sur un grand nombre d’espèces. Contrairement aux études classiquement menées en phylogéographie, le nombre d’espèces et de populations sera maximisé (et le nombre d’individus réduit) afin de pouvoir réaliser une étude comparative inter-spécifique sur une quinzaine de taxons. Des analyses de diversité génétique seront réalisées à partir de données de séquences obtenues sur un même marqueur à l’aide d’amorces « universelles ». Le marqueur ciblé sera dans un premier temps la sous-unité I du gène codant pour la cytochrome oxidase I, un marqueur largement utilisé pour l’étude des invertébrés marins, y compris en routine dans le laboratoire d’accueil (ex. Brante et al. (2012) ; Cardenas et al. (2009) ; Jolly et al. (2006), Plouviez et al. (2009)). Cette étude sera conduite à partir d’un échantillonnage réalisé en mai 2012 sur une radiale comprenant 72 stations. Les spécimens de 13 espèces de bivalves et 9 espèces de gastéropodes ont été systématiquement préservés dans de l’alcool pour des analyses génétiques lorsque ces espèces étaient présentes dans les stations. Un ou deux individus de chaque station sera pris en compte afin d’estimer la diversité régionale et les résultats seront analysés en regard de données issues de la littérature sur les traits d’histoire de vie ainsi que des premiers résultats issus des analyses de variations d’abondance de ces espèces en regard des données historiques. Selon l’état d’avancement, une étude plus approfondie de la diversité intra- et inter-stations sera réalisée pour 1 ou 2 espèces pour lesquelles les échantillons sont nombreux. Une espèce candidate est Nucula nucleaus qui a une phase dispersive réduite qui pourrait être à l’origine d’une forte structure à l’échelle régionale étudiée ici. Cette étude s’intègre dans le projet BENTHOCLIM (« Réponses du macrobenthos aux variations du climat en manche occidentale », resp. E. Thiébaut) financé par le Programme National Environnement Côtier, qui assurera le support financier de cette étude (analyses moléculaires, gratification de stage). - Moyens mis à disposition de l’étudiant Laboratoire pour trier les échantillons Laboratoire complètement équipé pour les extractions, l’amplification et le séquençage d’ADN, avec accès à la plate-forme de séquençage Biogenouest de la Station Biologique de Roscoff. Un ordinateur - Références bibliographiques Brante A, Fernandez M. & Viard F (2012). Phylogeography and biogeography concordance in the marine gastropod Crepipatella dilatata (Calyptraidae) along the South Eastern Pacific coast Journal of Heredity. Cabioch L., Gentil F., Glaçon R., Retière C. (1977). Le macrobenthos des fonds meubles de la Manche : distribution générale et écologie. In Biology of benthic organisms. Proceedings of the 11th European Marine Biology Symposium. Galway. Ireland (ed. B.F. Keegan et al.), pp. 115-128. Oxford: Pergamon Press. Cardenas L, Castilla JC, Viard F (2009). A phylogeographical analysis across three biogeographical provinces of the southeastern Pacific: the case of the marine gastropod Concholepas concholepas. Journal of Biogeography 36: 969-981 Dinter W.P. (2001). Biogeography of the OSPAR maritime area. Federal Agency for Nature Conservation, Bonn, Germany. Holme N.A. (1961). The bottom fauna of the English Channel. J. Mar. Biol. Ass. U.K., 41: 397-461 Holme N.A. (1966). The bottom fauna of the English Channel. Part II. J. Mar. Biol. Ass. U.K., 46: 401-493. Jolly M.T., Viard F., Gentil F., Thiébaut E., Jollivet D. (2006). Comparative phylogeography of coastal polychaete tubeworms in the North East Atlantic: Pectinaria koreni (Malmgren) and Owenia fusiformis (Delle Chiaje). Molecular Ecology 15, 1841-1855. Maggs C.A., Castilho R., Foltz D., Henzler C., Jolly M.T., Kelly J., Olsen J., Perez K.E., Stam W., Vainola R., Viard F., Wares J. (2008). Evaluating signatures of glacial refugia for North Atlantic benthic marine taxa. Ecology, 89: S108-S122. Marko P B, Hart MW (2011). Retrospective coalescent methods and the reconstruction of metapopulation histories in the sea. Evolutionary Ecology 26 : 291-315.. Plouviez S, Shank TM, Faure B, Daguin-Thiebaut C, Viard F, Lallier FH, Jollivet D (2009) Comparative phylogeography among hydrothermal vent species along the East Pacific Rise reveals vicariant processes and population expansion in the South. Molecular Ecology 18:3903-3917 Saulquin B., Gohin F. (2010). Mean seasonal cycle and evolution of the sea surface temperature from satellite and in situ data in the English Channel for the period 1986-2006. Int. J. Remot. Sens., 31: 4069-4093.