Amphidromie, endémisme et dispersion : traits d'histoire de vie et histoire évolutive du genre Sicyopterus (Teleostei : Gobioidei : Sicydiinae)

par Clara Lord-Daunay

Thèse de doctorat en Biologie des organismes

Sous la direction de Philippe Keith.

Le président du jury était François Jean Meunier.

Le jury était composé de Sylvie Dufour, Dominique Monti.

Les rapporteurs étaient Raymonde Lecomte, Philippe Gerbeaux.


  • Résumé

    Dans les régions de l’Indo-Pacifique, des Caraïbes et de l’Afrique de l’Ouest, les rivières des systèmes insulaires sont colonisées par des gobies d’eau douce appartenant à la sous-famille des Sicydiinae. Leur cycle de vie s’est adapté aux conditions bien particulières de ces habitats, qui sont des rivières jeunes, pauvres en éléments nutritifs, et sujettes aux extrêmes variations saisonnières climatiques et hydrologiques. Ces espèces se reproduisent en eau douce. À l’éclosion, les larves dévalent les rivières jusqu’à la mer pour une phase de vie planctonique, avant de retourner en rivière pour grandir et se reproduire. Ces espèces sont qualifiées d’amphidromes. Les détails concernant leur cycle biologique et les paramètres menant à ce niveau d’adaptation sont peu connus, malgré le fait que ces gobies contribuent majoritairement à la diversité des communautés piscicoles des systèmes insulaires, avec un degré d’endémisme élevé. L’étude menée sur la phylogénie des Sicydiinae montre que cette sous-famille est monophylétique. Ce résultat nous a permis d’élaborer des hypothèses quant à l’origine de la diversification de ce groupe et d’instruire plus en détail le cas du genre Sicyopterus. Trois espèces ont été étudiées, Sicyopterus lagocephalus, une espèce cosmopolite dont l’aire de distribution s’étend dans tout l’Indo-Pacifique, S. Sarasini, endémique à la Nouvelle-Calédonie, et S. Aiensis, endémique au Vanuatu. Afin d’améliorer les connaissances sur leurs traits de vie, trois techniques d’otolithométrie ont été mises en oeuvre. L’analyse du contour des otolithes a permis de percevoir l’effet de l’environnement sur la forme de ces pièces calcifiées et d’appréhender celui des facteurs génétiques. Puis la microanalyse chimique des otolithes, par l’étude des rapports Sr:Ca et Ba:Ca, a révélé l’existence de différents comportements migratoires en rivière chez les adultes, comportements participant au succès de la colonisation de l’habitat et de la reproduction. Enfin, les analyses microstructurales des otolithes, couplées à une étude de phylogéographie, ont apporté des éléments sur la phase de vie larvaire marine de ces trois espèces, phase majeure en termes de dispersion et de distribution. Ainsi, les résultats montrent que cette période marine est deux fois plus longue pour l’espèce cosmopolite que pour les deux espèces endémiques, bien que chacune d’entre elles soit capable de disperser loin de son lieu de naissance. L’espèce cosmopolite ne présente aucune structure génétique dans la Zone Centrale du Pacifique (CPZ). En revanche, une structuration forte des populations existe entre la CPZ et la Polynésie française et entre cette zone et l’océan Indien, traduisant la présence de barrières physiques à la dispersion. Ces travaux soulignent que la dispersion représente le trait de vie le plus important dans la persistance et l’évolution de ces taxons. La plasticité du comportement des adultes, conjointement à cette forte capacité de dispersion, contribue au maintien des espèces en leur permettant de s’adapter à des conditions défavorables et en entretenant la connectivité entre les populations (dans la limite des barrières physiques). Néanmoins, leur extinction n’est pas à exclure, au vu des fortes pressions anthropiques auxquelles elles peuvent être soumises. Les résultats présentés dans cette thèse ont des implications évidentes en matière de conservation, et une gestion au niveau de la totalité de l’aire de distribution de ces espèces, fragiles et patrimoniales, est préconisée.


  • Résumé

    In the Indo-Pacific areas, the Caribbean region and West Africa, insular river systems are inhabited by gobioids of the Sicydiinae sub-family with a fascinating life cycle adapted to the ecological conditions prevailing in these distinctive habitats, namely, young oligotrophic rivers subject to extreme climatic and hydrological seasonal variations. These species spawn in freshwater, then the free embryos drift downstream to the sea where they undergo a planktonic phase before returning with an impressive rock climbing ability to the rivers to grow and reproduce. Hence, these species are referred to as amphidromous. The phylogenetic analysis undertaken in this PhD thesis supports the monophyly of this sub-family. This result has allowed us to formulate hypotheses concerning the origin of the group’s diversification and to improve our knowledge of the Sicyopterus genus in general. Three species were studied: Sicyopterus lagocephalus is a cosmopolitan species with its distribution area extending across the entire Indo-Pacific area; S. Sarasini is endemic to New Caledonia; while S. Aiensis is endemic to Vanuatu. Three otolith analysis techniques were used to expand our understanding of these species’ life history traits. Otolith shape analysis enabled us to determine the effects of environmental factors on the shape of these calcified structures and to identify the effect of genetic factors. Microchemical analysis of the Sr:Ca and Ba:Ca ratios in the otolith revealed the existence of different adult migratory behaviours in the river. These behavioural patterns ensure successful adult habitat colonisation and reproduction. Finally, otolith microstructural analyses, coupled with a phylogeographic study, provided additional elements concerning the marine phase of these three species, which is very important in terms of their dispersion and distribution. For instance, the marine period is twice as long for the cosmopolitan species as for the endemic species, although all have the ability to disperse far from their emission location. For the cosmopolitan species, no evidence of genetic structure was found in the Central Pacific Zone (CPZ), whereas a strong structure was revealed between the CPZ and French Polynesia and between the CPZ and the Indian Ocean, indicating the presence of physical barriers to dispersion. These studies show that dispersion is the most important life history trait in the persistence and the evolution of these taxa. The plasticity in the adult behaviour coupled with strong dispersion abilities contributes to maintaining these species by allowing them to adapt to unfavourable conditions and by sustaining the connectivity between populations (to the extent physical barriers allow). However, extinction for these species cannot be ruled out given the high anthropic pressure that may come to bear on their insular river system habitats. The results presented in this PhD thesis have obvious implications in terms of conservation, in light of which it is recommended that management be levelled at the entire distribution range of these fragile and patrimonial species.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XI-183 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. IX-XI, p. 212-238. Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Muséum national d'histoire naturelle. Bibliothèque centrale.
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  • Cote : TH 2009 -- 27
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