sujet 2012

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 Marin-
Equipe 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. [phone]
Email : [e-mail]
F. Viard
Tel. [phone]
Email : v[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 south-
eastern 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.