Radulovici, Adriana
(2012).
« A tale of two biodiversity levels inferred from DNA barcoding of selected North Atlantic crustaceans » Thèse.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.
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Résumé
La biodiversité est la variété de la vie et elle peut être étudiée à différents niveaux (génétique, espèces, écosystèmes) et à différents échelles (spatiale et temporelle). Les dernières décennies ont montré que la biodiversité marine avait été gravement sous-estimée. Afin d'étudier les caractéristiques de la grande diversité des espèces marines et les processus sous-jacents de l'évolution de ces dernières, il est évident et nécessaire de connaître les espèces. Nous sommes aujourd'hui confrontés aux taux les plus élevés d'extinction depuis la constitution de la société humaine (« crise de la biodiversité ») et seule une fraction d'espèces a été officiellement décrite (1,9 millions sur 11 millions), en raison, entre autres, d'une pénurie de taxonomistes formés et disponibles pour cet immense travail. Tous ces facteurs ont conduit à la proposition d'outils moléculaires pour permettre et faciliter l'identification des espèces et notamment le barcode moléculaire (le code-barres d'ADN). Il s'agit de séquencer un fragment d'ADN du gène mitochondrial cytochrome c oxydase 1 (COI) qui constitue alors un outil rapide, précis et rentable pour identifier les espèces. Ainsi, chaque espèce peut être définie par une étiquette d'identification unique et permanente qui ne sera pas changée par une éventuelle modification taxonomique. Outre l'attribution d'échantillons inconnus à des espèces identifiées a priori, les données fournies par le code-barres d'ADN seront très utiles pour des études phylogéographiques comparatives entre taxons multiples, pour clarifier les relations phylogénétiques à différents niveaux taxonomiques et pour élaborer des patrons évolutifs et de spéciation entre les groupes d'organismes. Le Chapitre 1 présente une mise en contexte du code-barres d'ADN par une revue des études qui ont été publiées sur le sujet, notamment en ce qui concerne l'identification des espèces marines. Le Chapitre 2 élabore une bibliothèque pour les crustacés marins de l'estuaire et du golfe du St. Laurent. Toutes les données (taxonomie, informations sur l'échantillonnage, images, séquences d'ADN et chromatogrammes), sont stockées en ligne dans le Barcode of Life Data Systems (BOLD) et sont disponibles pour un usage général. Les spécimens utilisés sont conservés comme 'vouchers' dans des institutions publiques pour des vérifications futures. Les résultats ont montré la présence d'un amphipode invasif dans l'estuaire (mentionné précédemment dans les Grands Lacs et à Montréal, avec des effets sur la faune indigène d'amphipodes), et l'existence d'espèces cryptiques potentielles chez les amphipodes, mysidacés et décapodes. Le Chapitre 3 est axé sur l'utilisation des séquences COI fournies par le code-barres d'ADN comme un outil complémentaire pour la taxonomie et la phylogénie des amphipodes de la famille Talitridae dans l'Atlantique du Nord. En effet, la distribution et la diversité actuelle des espèces est le résultat de processus d'évolution et d'interaction avec l'environnement à l'échelle d'une région géographique. Les études phylogénétiques permettent d'appréhender cette problématique en élaborant des scenarios évolutifs des relations entre taxons. Les résultats montrent l'existence d'espèces cryptiques chez trois espèces morphologiques. En outre, les genres anciens ne semblent pas être monophylétiques, suggérant la nécessité d'une révision taxonomique chez cette famille. Le Chapitre 4 aborde le thème de la diversité génétique qui permet la persistance des populations et des espèces dans le temps en permettant une adaptation continue aux changements environnementaux. À de grandes échelles spatiales, la diversité intraspécifique peut être structurée en généalogies en fonction de la géographie, définissant alors des patrons phylogéographiques, qui peuvent coïncider ou pas avec les divisions biogéographiques. Les séquences COI générées par le code-barres d'ADN ont été utilisées pour déduire des patrons phylogéographiques chez une espèce d'amphipode avec une distribution amphi-Atlantique, Gammarus oceanicus. Cette espèce est très abondante et représente une partie importante des communautés intertidales et des réseaux trophiques côtiers. Les résultats ont montré une division profonde au sein de cette espèce avec deux groupes ayant une séparation latitudinale (la région tempérée du Canada Atlantique versus la région subarctique du Baie d'Hudson et l'Europe), indiquant la présence des deux espèces cryptiques potentielles. L'ensemble de ces travaux de recherche a montré que la biodiversité marine, notamment chez les crustacés marins de l'Atlantique du Nord, était sous-estimée. Des espèces cryptiques potentielles ont été trouvées chez huit espèces morphologiques, sachant que seulement les espèces les plus communes ont été échantillonnées pour cette étude. Le taux de diversité augmentera certainement avec l'ajout d'échantillonnes de différents taxons, de divers types d'habitat et de régions marines distinctes.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : biodiversité marine, code-barres d'ADN, identification des espèces, Crustacea, diversité cryptique, Atlantique du Nord
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