Effects of the global warming, the hypoxia and the chemical contamination on the evolutionary answers of flounder’s populations (Platichthys flesus)

Effets du réchauffement climatique, de l’hypoxie et de la contamination chimique sur les réponses évolutives de populations de flet (Platichthys flesus)

• Auteur / Autrice : Isabelle Calvès
• Direction : Jean Laroche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de la pollution

Effets du réchauffement de la Terre

Flet

Mots clés libres

Flet européen

Changement global

Pollution

Génétique

Estuaires

Hypoxie

High resolution Melt

Common garden

Résumé

Dans cette étude, nous avons exploré les réponses moléculaires, physiologiques et génétiques de populations de flet (Platichthys flesus), dans cinq estuaires présentant des conditions environnementales contrastées : au Portugal (le Mondego, système marquant la limite sud de l’aire de répartition du flet), en France (dans un système eutrophisé : la Vilaine, très pollué : la Seine et enfin dans un estuaire de référence : la Canche) et en Angleterre (la Tamar : estuaire pollué). Dans un premier temps nous avons analysé la structure génétique des populations en considérant des marqueurs de type microsatellites ; la diversité génétique est maintenue dans la population périphérique du Mondego qui présente par ailleurs une différenciation génétique marquée avec les autres populations. L’analyse du polymorphisme génétique sur l’AMP-desaminase, un gène candidat impliqué dans le métabolisme énergétique, suggère que les cocktails polluants peuvent exercer une pression de sélection directe ou indirecte sur ce gène, dans les estuaires présentant des contaminations chroniques (Seine & Tamar). Les réponses phénotypiques du flet ont été mesurées dans trois estuaires (Seine, Vilaine, Mondego). Les recherches menées au niveau moléculaire ont mis en évidence une baisse significative du niveau d’expression du gène CO II dans le Mondego, relativement aux autres estuaires. De manière plus générale, les réponses moléculaires suggèrent que le flet pourrait réduire la densité mitochondriale dans ses tissus et maximiser la production énergétique de sa mitochondrie. Des estimations de croissance moyenne journalière ont été menées par la lecture des otolithes ; elles suggèrent que le flet présenterait une augmentation de son taux de croissance du sud vers le nord de l’Europe. Des challenges hypoxiques ont été conduits au laboratoire sur les trois populations de flet ; ils suggèrent que la population du Mondego pourrait présenter une capacité de résilience réduite en situation de stress hypoxique. Nous formulons dans ce travail de nombreuses hypothèses sur le fonctionnement de populations de poissons, fortement impactées dans des « environnements estuariens extrêmes ».

In this study, we explored molecular, physiological and genetic responses of flounder (Platichthys flesus) populations located in five estuaries showing contrasted environments: in Portugal (the Mondego: the southern limit of the flounder distribution area), in France (the eutrophicated Vilaine, the heavily polluted Seine, the pristine Canche) and in England (the polluted Tamar). Firstly, the genetic structure of these populations was analysed considered microsatellites and underlined the maintenance of the genetic diversity in the peripheral population of the Mondego; furthermore, significant differentiations by pair of populations underlined the particular genetic status of this Portuguese population. Secondly, the pattern of genetic variability observed for a candidate gene involved in the energetic metabolism, the AMP-desaminase, suggested that cocktails of pollutants act as selective agents directly or indirectly on this locus, in chronically contaminated systems (Seine & Tamar). The phenotypic responses of the flounder were measured in three estuaries (the Seine, the Vilaine and the Mondego). Investigations on gene expression showed CO II mRNA levels obviously reduced in the Mondego vs the other estuaries, and more generally that the flounder may minimize mitochondrial densities and maximize their ATP synthesis capacities in the most southern part of its distribution area. Estimations of average daily growth rate reading otoliths of juveniles suggested the existence of a latitudinal pattern, i. E. A growth rate increasing towards the North of Europe. Furthermore, hypoxia challenge tests were conducted in the laboratory and showed a differential pattern of resistance to hypoxia in the three populations; the population of the Mondego displaying probably a reduced capacity of resilience when faced to an additional stress as hypoxia. This study suggests several hypothesis on the functioning of natural populations in “extreme environments” that interact with them in novel or intense ways.