Etude du régime alimentaire des carnivores par des techniques moléculaires

par Wasim Shehzad

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Pierre Taberlet et de François Pompanon.

Soutenue le 14-12-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire d'Ecologie Alpine (équipe de recherche) .

Le président du jury était Irene Till-bottraud.

Le jury était composé de Pierre Taberlet, François Pompanon, Muhammad ali Nawaz, Christian Duriez, Vincent Leconte.

Les rapporteurs étaient William o.c Symondson, Luca Fumagalli, Bengt Jonsson.


  • Résumé

    La caractérisation des réseaux trophiques est nécessaire pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes et les mécanismes impliqués dans leur stabilité. Il est parfois difficile de déterminer les régimes alimentaires notamment pour des espèces discrètes et difficiles à observer comme les grands carnivores. Cependant, ces espèces jouent un rôle clé dans les écosystèmes dont elles influencent le fonctionnement et la biodiversité. Ainsi, connaitre le régime alimentaire des grands prédateurs avec précision est essentiel pour établir des stratégies de conservation. Diverses méthodes basées sur le monitoring, l'analyse d'échantillons invasifs ou non ont été utilisées pour étudier les régimes alimentaires. Elles sont généralement biaisées ou peu résolutives. Les méthodes basées sur l'identification des fragments d'ADN dans les fèces ont le potentiel de fournir une meilleure information, notamment dans le cadre d'une approche métabarcoding. Il s'agit de caractériser simultanément l'ensemble des espèces dont l'ADN est présent dans un échantillon environnemental, en utilisant les Nouvelles Techniques de Séquençage. Dans ce cas, les amorces universelles nécessaires pour amplifier toutes les proies potentielles amplifient également l'ADN du prédateur s'il y a proximité taxonomique (par exemple mammifères). Ainsi les produits PCR obtenus à partir des fèces sont essentiellement composés d'ADN du prédateur et ne reflètent pas l'ensemble du régime alimentaire. L'utilisation d'un oligonucléotide de blocage limitant spécifiquement l'amplification de l'ADN du prédateur peut résoudre ce problème. Nous avons développé une méthode de ce type basée sur l'utilisation d'amorces universelles pour les vertébrés (amplifiant la région 12SV5) et d'oligonucléotides de blocage. Bien que non quantitative, cette méthode s'est montrée robuste, adaptée à l'étude de prédateurs à très large spectre de proies, et très résolutive pour identifier les proies au niveau du genre et de l'espèce. Nous l'avons appliquée à l'étude du régime alimentaire du chat léopard (Prionailurus bengalensis) qui s'est avéré très diversifié (mammifères, oiseaux, amphibiens et poissons) dans les deux populations du Pakistan étudiées. Avec la même approche, nous avons démontré la réalité du conflit entre l'homme et le léopard commun (Panthera pardus) dont le régime est presque exclusivement composé d'animaux domestiques. Enfin, nous avons pu proposer des actions de conservations pertinentes après avoir montré que le régime de la très menacée panthère des neiges (Panthera uncia) est principalement composé d'ongulés sauvages.

  • Titre traduit

    DNA-based diet analyses in carnivores


  • Résumé

    Information on food webs is central to understand ecosystem functioning. It also provides information of ecosystem stability by evaluating the resource availability and use. Obtaining information on the diet can be critical especially when dealing with elusive carnivores, which are difficult to observe. However, these large carnivores are keystone species that influence the ecosystem through trophic cascades and maintain biodiversity. Thus, precise knowledge of their diet is a prerequisite for designing conservation strategies of these endangered species. Direct and indirect monitoring as well as invasive and non-invasive approaches that have been used to study the diet are either biased or have a low resolution. The DNA-based analysis of feces is an alternative method that may provide better information. It can be implemented through a metabarcoding approach, which is the simultaneous identification of multiple species from a single environmental sample containing degraded DNA by using Next Generation Sequencing. In this case, the use of universal primers for vertebrates amplifying all potential prey also amplifies the predator DNA when it belongs to a close taxon (e.g. mammals). Thus, the PCR products obtained from feces extracts will mainly consist of predator sequences and may not represent the full diet. The use of oligonucleotides specifically blocking the amplification of the predator DNA may overcome this problem. We have developed such a method based on the concomitant use of a universal primer pair (12SV5, amplifying all vertebrates) and blocking oligonucleotides for identifying the prey DNA fragments from predators feces. Even if the method developed is not quantitative, it is robust and adequate for studying predator with a very large dietary range and has a better resolution than traditional methods for identifying prey at the genus or species level. This methodology has been applied to characterize the highly eclectic diet (mammals, birds, amphibians and fishes) of two Northern-Pakistani populations of leopard cat (Prionailurus bengalensis). With the same approach, we demonstrated the importance of the Human-leopard conflict in Pakistan, due to the almost exclusive consumption of domestic animals by the common leopard (Panthera pardus). We could also highlight relevant conservation issues for the highly endangered and cryptic snow leopard (Panthera uncia), based on the fact that it mainly fed on wild ungulates.


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