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ED227MNHN-UPMC
«Sciencedelanatureetdel’homme:Evolutionetécologie»
Titredusujetdethèse:«Rôleécologiqueetévolutifdel’adaptationlocaledesgrandes
alguesbrunesdanslecadreduchangementglobal:conséquencesurl’aquaculture»
Acronyme:REEALG
DirecteurdeThèse:MyriamValero,e-mail:[email protected],Téléphone:(+33)
298292328
Co-directeurdeThèse:SylvainFaugeron,e-mail:mailto:[email protected],Téléphone:
(+56)223542647
Equipe:
UnitéMixteInternationale(France-Chili)UMI3614EvolutionaryBiologyandEcologyof
Algae
équipeFrançaise:
UPMC,SorbonneUniversité.
StationBiologiquedeRoscoff
PlaceGeorgesTessier
29682Roscoff,France
équipeChilienne:
DepartamentodeEcología&InstitutoMileniodeOceanografía
PontificiaUniversidadCatólicadeChile
Alameda#340,CódigoPostal8331150
Santiago,Chile
Publicationsrécentesdesdirecteursdethèseavecleursanciensdoctorants:
*nomdesdoctorants:
Casares* FA, Faugeron S. (2016). Higher reproductive success for chimeras than solitary
individualsinthekelpLessoniaspicatabutnobenefitforindividualgenotypes.Evolutionary
Ecology,30(5),953-972.
Montecinos* AE, Guillemin M-L, Couceiro L, Peters AF, Stoeckel S, Valero M. (in press)
Hybridizationbetweentwocrypticfilamentousbrownseaweedsalongtheshore:Analysing
pre- and post-zygotic barriers in populations of individuals with varying ploidy levels.
MolecularEcology,DOI:10.1111/mec.14098
Montecinos*AE,CouceiroL,PetersAF,DesrutA,ValeroM,GuilleminM-L.(2017)Species
delimitation and phylogeographic analyses in the Ectocarpus subgroup siliculosi
(Ectocarpales,Phaeophyceae).JournalofPhycology53,17-31.
Robuchon* M, Valero M, Thiébaut E, Le Gall L (in press) Multi-scale drivers of community
diversity and composition across tidal heights: an example on temperate seaweed
communities.JournalofEcology.DOI:10.1111/1365-2745.12781.
Krueger-Hadfield$S,RozeD,CorreaJ,DestombeC,ValeroM(2015)Ofatherwhereartthou?;
Paternity analyses in a natural population of the haploid–diploid seaweed Chondrus
crispus.Heredity114,185-194.
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Descriptifdusujetdethèseetméthodesenvisagées:
LesforêtsdesgrandesalguesbrunesdeBretagneconstituentl'undesécosystèmesmarins
les plus productifs au monde. Elles offrent sur nos côtes, des fonctions et services
écosystémiquesimportantentantqu’habitatpourlaconservationdelabiodiversitémarine,
la protection du littoral et l'éco-tourisme et en tant qu’espèces exploitées (pêche et
aquaculture). Cependant, ces forêts marines subissent actuellement de profondes
modificationsdeleurdistributiongéographiquesousl’effetduchangementglobal.L’objectif
deceprojetdethèse,co-financéparleprojeteuropéenMARFORetlarégionBretagne,est
demieuxcomprendreladynamiquedeladiversitégénétiqueetlerôleécologiqueetévolutif
del'adaptationlocalechezcesespècesafindeproposerdesmesuresrelativesàleurmiseen
culturetoutenvisantàmaintenirlefonctionnementdecesécosystèmessurlelongterme.
Eneffet,lamiseenœuvredecultureraisonnéechezcesespècesreposenonseulementsur
lesconnaissancestechniquesd’aquaculture,maisaussisurlaconnaissancedeladistribution
devariabilitégénétiquedanslespopulationsnaturelles.Nousavonschoisidefocalisernotre
étudesurplusieursespècesexploitéeset/oucultivéesetd’importanceécologiquemajeure:
Laminariadigitata(traditionnellementrécoltéeenBretagne),Saccharinalatissima(modèle
émergeant pour l’aquaculture en Bretagne et en Europe et Macroscystis pyrifera (modèle
émergeantauChilietdanslePacifique).L’importancedel’adaptationlocalelelongdel’aire
dedistributionseramesuréeencombinantdesapprochesdegénétiquesetdegénomique
des populations avec des approches expérimentales de mesure de réponse à des stress
abiotiquescommelatempératureetlalumièreetàdesstressbiotiquescommelapression
en épiphytes et en parasites. Afin d’estimer l’évolution de ces populations et les premiers
effetsdeladomestication,nousétudieronslavariationspatialeettemporelledeladiversité
génétiqueetdestraitsd'histoiredevie(systèmedereproduction,duréedevieetl'âgedela
reproduction) en compléments des approches menées au laboratoire dans le cadre des
projetsd’Investissementd’AvenirIDEALG(etduprojetEuropéenGENIALG.
Ceprojetestconstruitautourdetroishypothèsesprincipales:
H1Lesparticularitésdespopulationsd’alguesbrunesvarientenfonctiondeleurssituations
géographiques et écologiques. On testera l’importance de la différentiation génétique et
écologiqueentrepopulationsenfonctiondeleurdistancegéographique,deleursprincipales
caractéristiquesenvironnementalesetdelafragmentationdel’habitat.
H2Sousl’effetduchangementclimatique,lespopulationssituéesdansleslimitesd’airede
distributionlespluschaudes(latitudelesplusbasses)pourraientmontrerdessignesdemaladaptationlocale.
H3 Les caractéristiques éco-physiologiques et écologiques des algues brunes diffèrent au
coursdeleurcycledevie(enparticulierentregamétophytesetsporophytes).Cesspécificités
ducycledevieserontàprendreencomptedanslarésiliencefaceauchangementclimatiques
mais aussi pour la mise en place d’une aquaculture adaptée à l’hétérogénéité de
l’environnement,notammentàtraversdesprogrammesdesélection.
Ceprojetestconstruitautourd’approchescomplémentairesexpérimentalesetempiriques
degénétiqueetécologieévolutives.
Différentesapprochescomplémentairesserontmisesenplaceafind’identifierl’importance
del’adaptationlocalelelongdel’airededistributiondesespècescibles(Mp:M.pyrifera,Sl:
S.latissimaetLd:L.digitata).
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L’importance de l’adaptation locale sera estimée non seulement par des mesures de
divergences génétique et écologique mais aussi par des croisements visant à estimer
l’importance des barrières reproductives. Ces approches permettront de proposer des
stratégiesd’améliorationgénétiqueadaptéesauxécorégionsoùsedévelopperontlescultures
(sélectiondevariétéslocales).Ellespermettrontparailleursdedéterminerl’échellespatiale
àlaquelledesmesuresdegestiondurabledelabiodiversitépourrontêtremisesenplace.
La divergence écologique entre populations occupant différents habitats sera évaluée
expérimentalement en termes de réponses à des facteurs abiotiques (température et
lumière), en termes de survie, fertilité et d’efficacité photosynthétique. Des collections de
gamétophytes en culture à Roscoff et à Santiago, provenant de 10 à 20 populations pour
chacunedestroisespècesontdéjàétéétabliesafindetesterl’adaptationlocalelelongde
l’airederépartition.Desprotocolescommunssontencoursd’élaborationdanslecadrede
MARFOR et FONDECYT-Macrocystis pour tester les réponses à la température sur la
reproduction et la survie des gamétophytes et des sporophytes. Ils seront disponibles au
débutdelathèse.Ledoctorantpourraainsiexplorerlerôledesphaseshaploïdesetdiploïdes
danslesréponsesécologiques.
Lesoutilsdelagénétiquedespopulationsserontutiliséspoureffectuerdesanalysesspatiales
et temporelles. Douze à trente marqueurs microsatellites selon les espèces sont utilisés
courammentparlesdeuxéquipesd’accueilpourlegénotypage.Desdonnéespréliminaires
surlastructurespatialedespopulationslelongdel’airederépartitionsontdéjàdisponibles
pour les trois espèces et permettront des comparaisons temporelles. De plus, les données
microsatellites obtenues par le doctorant complèteront les analyses de structuration des
populations,enparticulierdanslacomparaisondespopulationscentralesetmarginalesou
occupantdeshabitascontrastés.DesdonnéesRADseqencoursd’obtentionpouraumoins
deux des espèces (Sl et Mp) par les partenaires de GENIALG et FONDECYT-Macrocystis,
permettront au doctorant d’être associé aux analyses de détection des marqueurs sous
l’influencedelasélectionetdelesutiliserdanslesétudesdedivergencesadaptatives.
Afin de tester l’importance de la divergence adaptative sur l’isolement reproducteur, des
croisements seront effectués entre populations différenciées génétiquement et
écologiquement. Les deux équipes d’accueil ont déjà acquis une solide expérience dans la
réalisationdecroisementschezlesgrandesalguesbrunes,etnotammentpourl’estimation
de barrières pré- ou post-zygotiques mesurées dans les tout premiers stades de
développementdessporophytes.Unedesdifficultésdanslaréalisationdescroisementsest
lapertedefertilitédesgamétophytesaprèsunelonguepériodedecultureenlaboratoire.Des
testssontencoursdanslecadreduprojetIDEALGafind’optimiserlesprotocolesderetourà
la fertilité des gamétophytes. Le cas échéant, un nouvel échantillonnage de gamétophytes
seraeffectuédurantlathèse.
Moyensmisàdispositiondudoctorantetsourcesdefinancement&co-financement:
Sallesdecultureouarmoiresthermostatées,Laboratoiredebiologiemoléculairepour
génotypage,Personnelstechniquesenappuidisponiblessurles2sites.Lecoûtde
fonctionnement,desmissionspourleterrainetlescongrèsserontcouvertsparlesprojets
MARFORetFONDECYT-Macrocystis.Lesvoyagesetséjoursdudoctorantentreles2sites
serontcouvertparlasubventiond’Etatdel’UMI.
Lefinancementdelathèseestdéjàobtenu(50%MARFOR,50%RégionBretagne)
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Contextedelacotutelle,partenariatinternational
Lepartenariatinternational(ChilienetEuropéen)danslequelestproposéceprojetdethèse
devraitpermettrederésoudrelesdifférentspointsdeblocage.Toutd’abord,danslecadredu
projetEuropéenMARFOR,lepartenariatrépartisurlescôteseuropéennes,couvrel’ensemble
del’airederépartitiondesespècesétudiéesetpermettradoncderésoudrelesquestionsliées
à l’échantillonnage (envoi des échantillons permettant la culture des gamétophytes
microscopiques au laboratoire en accord avec le protocole de Nagoya). L’ensemble de
l’échantillonnage le long des côtes chiliennes a déjà été réalisé dans le cadre du projet
FONDECYT-Macrocystis.Deplus,danslecadredecesdeuxprojets,ilestprévud’utiliserles
mêmesdispositifsexpérimentauxpourtesterlesréponsesauxstressabiotiquesdanschaque
laboratoirecequipermettradetesterl’importancedelavariabilitéenvironnementaledansla
réponseécologiquetestée.Enfin,touslesoutilsoutouteslesméthodesenvisagéeslorsde
cette thèse ont déjà été mis au point dans au moins un des laboratoires partenaires. Des
cartographiesgénétiques,desapprochesRADseq,QTLsetGWASsontencours(vialesprojets
IDEALG,GENIALGetFONDECYT-Macrocystis)chezdeuxdesespècesétudiées(S.latissimaet
M. pyrifera). L’étudiant en thèse pourra donc appliquer certains de ces outils pour une
approchedegénomiquedespopulationspourrechercherdessignaturesd’adaptationlocale.
Echéancierincluantlastratégiedepublication:
Profilducandidatrecherché:
CandidatdeMaster2avecuneformationengénétiqueetécologieévolutiveetunfort
intérêtpourlagénétiquedelaconservation.Desconnaissancesdansledomainede
l’améliorationdesplantessontsouhaitées.Unebonnemaitrisedel’anglaisàl’oraletà
l’écritestindispensable.Deplus,unebonneconnaissancedel’espagnolàl’oralest
recommandée.
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