HAL Id: tel-02494204
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Apports de l’analyse de l’ADN environnemental et de la
génomique du paysage pour la conservation des requins
de récif
Germain Boussarie
To cite this version:
Germain Boussarie. Apports de l’analyse de l’ADN environnemental et de la génomique du paysage pour la conservation des requins de récif. Ecologie, Environnement. Université Montpellier, 2019. Français. �NNT : 2019MONTG014�. �tel-02494204�
Présentée par Germain BOUSSARIE
Le 12 avril 2019
Sous la direction de David MOUILLOT et Laurent VIGLIOLA
APPORTS DE L’ANALYSE DE L’ADN ENVIRONNEMENTAL
ET DE LA GÉNOMIQUE DU PAYSAGE POUR LA CONSERVATION
DES REQUINS DE RÉCIF
2015
THÈSE POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR
DE L’UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER
En Écologie des Communautés École doctorale GAIA
Unités de recherche UMR MARBEC & UMR ENTROPIE
Devant le jury composé de
Michel KULBICKI, Directeur de recherche émérite IRD, Perpignan Philippe LENFANT, Professeur des universités, Perpignan Claude MIAUD, Directeur d’études EPHE, Montpellier David MOUILLOT, Professeur des universités, Montpellier Frédérique VIARD, Directrice de recherche CNRS, Roscoff Laurent VIGLIOLA, Chargé de Recherche IRD, Nouméa
Examinateur Rapporteur
Examinateur, Président du jury Directeur de thèse
Rapporteur Co-encadrant
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APPORTS DE L’ANALYSE DE L’ADN ENVIRONNEMENTAL
ET DE LA GÉNOMIQUE DU PAYSAGE POUR LA
CONSERVATION DES REQUINS DE RÉCIF
Germain Boussarie
Thèse présentée le 12 avril 2019
Sous la direction de David Mouillot et Laurent Vigliola
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REMERCIEMENTS
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REMERCIEMENTS ... 9
TABLE DES MATIÈRES ... 11
INTRODUCTION GÉNÉRALE ... 15
1. LES RÉCIFS CORALLIENS TROPICAUX ... 15
1.1. Importance globale des écosystèmes coralliens... 15
1.2. Typologie des récifs coralliens ... 16
2. LES REQUINS ASSOCIÉS AUX RÉCIFS CORALLIENS ... 18
2.1. Origine ... 18
2.2. Diversité taxonomique ... 19
2.3. Diversité des traits d’histoire de vie ... 21
2.4. Le requin gris de récif, Carcharhinus amblyrhynchos ... 22
2.5. Le requin à pointes blanches de récif, Carcharhinus albimarginatus ... 24
2.6. Rôles des requins de récif pour les écosystèmes coralliens ... 26
3. MENACES, STATUT ET MESURES DE PROTECTION ... 28
3.1. Déclin global des requins ... 28
3.2. Destruction des habitats et chute de la disponibilité en proies ... 28
3.3. Liste Rouge de l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (UICN) pour les Élasmobranches ... 29
3.4. Aires protégées pour les requins : une solution efficace ? ... 30
4. LIMITES ACTUELLES ET PROBLÉMATIQUE ... 32
5. OBJECTIFS ET STRUCTURATION DES CHAPITRES... 36
CHAPITRE 1 – MÉTHODOLOGIE GÉNÉRALE & TRAVAIL DE TERRAIN ... 39
1. LE CAS DE L’ARCHIPEL DE NOUVELLE-CALÉDONIE ... 39
1.1. Présentation... 39
1.2. Récifs coralliens éloignés et Parc Naturel de la Mer de Corail ... 41
1.3. Contexte scientifique sur les requins de Nouvelle-Calédonie ... 45
2. CAMPAGNES OCÉANOGRAPHIQUES ... 46
2.1. Contexte et challenges ... 46
2.2. Planning et objectif de chaque mission ... 48
3. MANIPULATION DES REQUINS ET APERÇU DE L’ÉCHANTILLONNAGE .... 51
3.1. Matériel et méthode de pêche ... 51
3.3. Mesure et sexage de l’individu ... 55
3.4. Résumé des prélèvements ... 56
3.5. Prélèvement génétique ... 57
3.6. Prélèvement pour analyse des isotopes stables et du mercure ... 57
3.7. Marquage acoustique ... 58
3.8. Échantillonnage du microbiome ... 59
3.9. Vidéo embarquée (‘animal-borne’) ... 60
3.10. Éthique et impact potentiel de la capture et du marquage ... 60
4. BILAN DE L’ÉCHANTILLONNAGE RÉALISÉ ... 63
CHAPITRE 2 – VERS DE NOUVELLES MÉTHODES D’ÉTUDE DES COMMUNAUTÉS DE REQUINS ... 67
1. INTRODUCTION ... 67
1.1. L’ADN environnemental (ADNe) ... 67
1.2. Approche ciblée ou métabarcoding ... 68
1.3. L’ADN environnemental dans le cadre de la conservation des requins ... 69
1.4. Plan d’échantillonnage ... 69
1.5. Sur le terrain ... 70
1.6. Prétraitement en laboratoire ... 71
1.7. Participation personnelle à ce travail ... 72
2. ARTICLE 1 - Environmental DNA reveals tropical shark diversity in contrasting levels of anthropogenic impact ... 73
CHAPITRE 3 – L’ADN ENVIRONNEMENTAL : UNE NOUVELLE LUMIÈRE POUR LA CONSERVATION DES REQUINS ? ... 89
1. INTRODUCTION ... 89
2. ARTICLE 2 - Environmental DNA illuminates the dark diversity of sharks ... 90
3. SYNTHÈSE ... 103
CHAPITRE 4 – GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS DU REQUIN GRIS DE RÉCIF, Carcharhinus amblyrhynchos ... 109 1. INTRODUCTION ... 109 1.1. Échantillonnage génétique ... 109 1.2. Contexte et collaborations ... 110 2. EXTRACTION DE L’ADN ... 111 2.1. Méthode d’extraction ... 111 2.2. Contrôle qualité ... 112
3. ANALYSE DE L’ADN MITOCHONDRIAL ... 114
3.1. Méthodologie ... 114
4. MARQUEURS DE NOUVELLE GÉNÉRATION (SNP)... 117
4.1. De la génétique à la génomique ... 117
4.2. DArTseq et appel des SNPs ... 118
4.3. Filtration des SNPs ... 119
4.4. Test de détection des SNPs déviants ... 120
4.5. Premières analyses ... 120
5. CONCLUSION ... 126
CHAPITRE 5 – GÉNOMIQUE DU PAYSAGE : DÉLIMITATION HIÉRARCHIQUE D’UNITÉS DE CONSERVATION ... 129
1. INTRODUCTION ... 129
1.1. Objectifs du chapitre ... 129
1.2. Relier les données génétiques aux données de paysage ... 130
2. LA THÉORIE DES CIRCUITS POUR MODÉLISER LA CONNECTIVITÉ ... 132
2.1. Contexte dans le domaine de la conservation en milieu marin... 132
2.2. Principe général et application – cf. Annexe 2 ... 133
2.3. Création des cartes de résistance – cf. Annexe 2 ... 133
2.4. Lancement des calculs de CT via GFLOW – cf. Annexe 2 ... 133
3. OPTIMISATION DES MODÈLES ÉTAPE-PAR-ÉTAPE... 134
3.1. D’un modèle simple à un modèle réaliste ... 134
3.2. Procédure d’optimisation ... 135
3.3. Paramétrisation des hypothèses ... 137
4. DÉLIMITATION D’UNITÉS HIÉRARCHIQUES DE CONSERVATION ... 141
4.1. Unités de conservation (CUs) ... 141
4.2. Sélection des sites ... 142
4.3. Lancement de GFLOW ... 144
4.4. Délimitation d’unités ... 144
5. ARTICLE 3 - Seascape genomics reveals isolated sites and hierarchical conservation units of a near threatened shark (Carcharhinus amblyrhynchos) across its entire distribution range. ... 145
CHAPITRE 6 – CONNECTIVITÉ DES RÉCIFS ÉLOIGNÉS ET IMPLICATIONS POUR LA CONSERVATION DU REQUIN GRIS DE RÉCIF ... 167
1. INTRODUCTION ... 167
2. ARTICLE 4 – Distribution of sources, sinks and refuges for the grey reef shark: implications for the conservation of fragmented populations ... 169
DISCUSSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES ... 179
1. CONTRIBUTIONS SCIENTIFIQUES MAJEURES ... 181
1.1. Apport de l’analyse de l’ADN environnemental ... 181
2. AMÉLIORATION DE LA PROTECTION DES REQUINS DANS L’ARCHIPEL DE
LA NOUVELLE-CALÉDONIE ... 185
2.1. Application au contexte local de la Nouvelle-Calédonie... 185
2.2. Lutter contre la pêche illégale ... 189
3. DISCUSSION COMPLÉMENTAIRE ... 191
4. ALLER PLUS LOIN AVEC LES OUTILS DE GÉNOMIQUE ... 195
4.1. Génomique adaptative ... 195
4.2. Connectivité contemporaine ... 196
4.3. Taille efficace de population, connectivité historique et démographie ... 196
5. MIEUX CONNAÎTRE LES ALTÉRATIONS COMPORTEMENTALES ... 198
5.1. Écologie trophique des requins de récif ... 198
5.2. Comportement individuel des requins de récif ... 200
5.3. Étudier les habitats plus profonds ... 202
RÉFÉRENCES ... 205
! K2!
INTRODUCTION GÉNÉRALE
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STATUT LISTE ROUGE UICN (2015)
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UICN (2015)
STATUT LISTE ROUGE U
UICN (2015)
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