La phylogéographie comparée d'espèces hydrothermales du Pacifique Ouest à l'heure de la génomique des populations - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Comparative phylogeography of western Pacific hydrothermal species in the age of population genomics

La phylogéographie comparée d'espèces hydrothermales du Pacifique Ouest à l'heure de la génomique des populations

Résumé

The main objective of this thesis is to explore the phylogeographic differentiation patterns of several species that inhabit deep hydrothermal vents in the back-arc basins of the western Pacific. These vents constitute a discontinuous habitat as they are interspersed with volcanic arcs, subduction trenches and abyssal plains. The ecosystems associated with these sources are composed of an abundant fauna of species entirely dependent on bacterial chemosynthesis. In this highly fragmented context, the question arises as to the degree of connectivity of the populations of the different hydrothermal species as well as their phylogeographic history. Little studied until now, we approach these questions here with the methodologies of population genomics which allow us to get rid of the main limitations linked to the use of a small number of markers and bring a better resolution of the demo-genetic processes.The first chapter focuses on a gastropod emblematic of these ecosystems, Ifremeria nautilei (Provannidae) sampled throughout its range. By obtaining 10,500 independent genomic markers (ddRad), we identified a structure in two metapopulations separated by the Solomon Islands and Vanuatu and genetically almost homogenous on both sides. Demo-genetic reconstructions indicate that these metapopulations are currently connected by a weak, bi-directional and slightly asymmetric gene flow and that they would have diverged about 70,000 generations ago. However, a detailed analysis of loci that do not conform to the expected neutral distribution ("outliers") shows a limit of demographic connectivity at the basin scale within each metapopulation. This may have implications for site recolonization in the event of mass destruction.Chapter 2 compares the phylogeographic patterns of four species (I. nautilei, Alviniconcha kojimai, Shinkailepas tollmanni, and Eochionelasmus ohtai) using the same methodology as Chapter 1. As with I. nautilei, the other three species show a two-metapopulation structure with weak bi-directional gene flow slightly asymmetrically to the west. This bi-directionality might suggest that larval dispersal strategies are not unimodal and thus more complex than those proposed so far. Demo-genetic reconstructions show that most species would have diverged under a secondary contact pattern with a separation between metapopulations estimated at 70 000 - 100 000 generations with the exception of the gastropod A. kojimai whose divergence is very recent. However, the timing of secondary contact and gene flow levels vary from species to species, differences that are probably attributable to the interaction between the geological history of the region and their life history traits, which themselves condition their biogeographic distribution.
Cette thèse a pour objectif principal d’explorer les patrons de différenciation phylogéographique de plusieurs espèces inféodées aux sources hydrothermales profondes des bassins d’arrière-arc du Pacifique Ouest. Ces sources constituent un habitat discontinu car entrecoupé par des arcs volcaniques, des fosses de subduction et des plaines abyssales. Les écosystèmes associés à ces sources sont composés d’une faune abondante d’espèces dépendant entièrement de la chimiosynthèse bactérienne. Dans ce contexte très fragmenté se pose la question du degré de connectivité des peuplements des différentes espèces hydrothermales ainsi que leur histoire phylogéographique. Peu étudiées jusqu’à présent, nous abordons ici ces questions avec les méthodologies de la génomique des populations qui permettent de s’affranchir des principales limites liées à l’utilisation d’un faible nombre de marqueurs et apportent une meilleure résolution des processus démo-génétiques.Le premier chapitre s’intéresse à un gastéropode emblématique de ces écosystèmes, Ifremeria nautilei (Provannidae) échantillonné sur l’ensemble de son aire de répartition. L’obtention de 10 500 marqueurs génomiques (ddRad) indépendants a permis d’identifier une structure en deux métapopulations séparées par les Iles Salomon et Vanuatu et quasi-homogènes génétiquement de part et d’autre. Les reconstructions démo-génétiques indiquent que ces métapopulations sont actuellement connectées par un flux génique faible, bi-directionnel et légèrement asymétrique et qu’elles auraient divergé il y a environ 70 000 générations. Cependant une analyse détaillée des locus ne se conformant pas à la distribution neutre attendue (« outliers ») montre une limite de connectivité démographique à l’échelle des bassins au sein de chaque métapopulation. Ceci peut avoir des conséquences pour la recolonisation des sites en cas de destruction massive.Le chapitre 2 compare les patrons phylogéographiques de quatre espèces (I. nautilei, Alviniconcha kojimai, Shinkailepas tollmanni et Eochionelasmus ohtai) avec la même méthodologie que pour le chapitre 1. Comme pour I. nautilei, les trois autres espèces montrent une structure en deux métapopulations avec un faible flux génique bidirectionnel légèrement asymétrique vers l’ouest. Cette bi-directionnalité pourrait suggérer que les stratégies de dispersion larvaire ne sont pas unimodales et donc plus complexes que celles proposées jusqu’à présent. Les reconstructions démo-génétiques montrent que la plupart des espèces auraient divergé sous un modèle de contact secondaire avec une séparation entre métapopulations estimée à 70 000 - 100 000 générations à l’exception du gastéropode A. kojimai dont la divergence est très récente. Les temporalités de remise en contact secondaire et de niveau de flux génique varient cependant d’une espèce à l’autre, des différences probablement attribuables à l’interaction entre l’histoire géologique de la région et leurs traits d’histoires de vie qui eux-mêmes conditionnent leur distribution biogéographique.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03848079 , version 1 (10-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03848079 , version 1

Citer

Adrien Tran Lu Y. La phylogéographie comparée d'espèces hydrothermales du Pacifique Ouest à l'heure de la génomique des populations. Autre [q-bio.OT]. Université de Montpellier, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UMONG017⟩. ⟨tel-03848079⟩
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