Endémisme et dispersion chez les Gobiidae Sicydiinae : traits d'histoire de vie et histoire évolutive

par Laura Taillebois

Thèse de doctorat en Biologie des organismes

Sous la direction de Philippe Keith.

Le président du jury était Sylvie Dufour.

Le jury était composé de Gilles Bareille, Raymonde Lecomte.

Les rapporteurs étaient Jennifer Ovenden, Henri Persat.


  • Résumé

    La sous-famille des Sicydiinae (teleostei : Gobioidei) représente la plus grande part de la biodiversité des communautés de poissons dans les rivières des îles tropicales. On trouve des représentants dans les systèmes insulaires de l'Indo-Pacifique, des Caraïbes et de l'Afrique de l'ouest. Leur cycle de vie est particulièrement bien adapté aux conditions de ces habitats qui sont oligotrophes et soumis à de fortes variations saisonnières hydrologiques et climatiques. Ces espèces se reproduisent en eau douce et, à l'éclosion, les larves sont entrainées par le courant vers la mer où elles vont passer une phase de vie plancto-pélagique. A l'issue de cette phase, elles retournent en rivière pour grandir et se reproduire. La réalisation de la phylogénie complète des Sicydiinae, avec cinq gènes et incluant tous les genres connus, soutient la monophylie de la sous-famille. Elle a permis d'appréhender l'évolution de celle-ci et de replacer les genres les uns par rapports aux autres, avec un focus particulier sur le genre Smilosicyopus. En effet, l'effort d’échantillonnage a permis de collecter l'ensemble des espèces décrites de ce genre et de valider la taxonomie et les distributions des sept espèces connues. Les traits de vie étudiés de certaines de ces espèces, sélectionnées pour leur caractère endémique ou la large répartition, parmis lesquelles : Sicyopus zosterophorum, Smilosicyopus chloe, Smilosicyopus fehlmanni et Akihito vanuatu ont été analysés. La microanalyse chimique du rapport Sr:Ca a tout d'abord permis de confirmer leur amphidromie. Les ratios Ba:Ca et Sr:Ca dans la phase adulte ont révélés quatre types de profils dont les différences pourraient être attribuées à la géomorphologie des rivières et la variabilité de l'environnement traversé par le poisson. Aucun comportement migratoire le long de la rivières n'a été mis en évidence pour ces espèces, ce qui confirme les hypothèses concernant leur sédentarité à l'état adulte dans les parties moyennes et hautes des cours d'eau. Nous montrons aussi que la durée de phase larvaire (DPL) marine est la même pour les espèces étudiées, qu'elles soient endémiques ou à répartition plus large (55 jours en moyenne). La DPL marine ne jouerait donc pas, dans le cas des espèces étudiées, un rôle prépondérant dans la distribution des taxons et dans l'établissement de l'endémisme ; d'autres facteurs sont à prendre en considération. Nous avons analysé les gènes mitochondriaux du COI et du Cytb ainsi que le gène nucléaire de la Rhodopsine chez trois des quatre espèces sélectionnées et échantillonnées dans toute leur aire de répartition. La diversité génétique est élevée pour les trois espèces qui présentent cependant des patrons de connectivité bien différents. Chez Smilosicyopus fehlmanni, largement réparti, la connectivité entre les populations est importante, ce qui indique que pour cette espèce, ni la fragmentation de l'habitat, ni les courants océaniques n'a crée de barrière aux flux de gènes. En revanche, nous avons pu mettre en évidence une très forte structure génétique entre deux zones géographiques, de part et d'autre du détroit de Torres, chez l'espèce à large répartition Pacifique S. Zosterophorum. Cette séparation est datée, grâce aux données moléculaires à environ 300 000 ans. Les variations du niveau marin durant le Pléistocène ont permis l'établissement d'une barrière géographique intermittente entre l'Australie et la Papouasie au cours des 250 000 dernières années. Cette barrière biogéographique est mise en avant pour expliquer la séparation des deux populations de S. Zosterophorum mise en évidence. Nos résultats montrent ainsi que les patrons d'évolution des espèces sont complexes et dépendants de nombreux facteurs.


  • Résumé

    The Sicydiinae subfamily (Teleostei : Gobioidei) is the biggest contributor to the diversity of fich communities in tropical insular river systems. These species are found in the Indo-Pacific area, the Caribbean region and West Africa. They spawn in freshwater, their planktotrophic larvae drift downstream to the sea where they begin a planktonic life phase before returning to the rivers to grow and reproduce. The phylogeny of the Sicydiinae, realised with five markers (including a new one) and including all known genera, supported the monophyly of the subfamily. This work allowed us to understand the evolution of the group and to focus on Smilosicyopus genus. Indeed, the sampling effort made through the central Pacific ocean, concerning Smilosicyopus species, allowed us to collect all species from this genus and to confirm, or not, their taxonomy and their distribution range. Thus, species life history traits can be attributed surely to the concerned one. Life history traits of several species, belonging to different genera, among which Sicyopus zosterophorum, Smilosicyopus chloe, Smilosicyopus fehlmanni and Akihito vanuatu were analysed. These species were chosen owing to their differences in their distribution range from endemism to widespread species. Microchemical analysis of the Sr:Ca ratio in the otolith confirmed the amphidromous life cycle of the studied species. The Ba:Ca and Sr:Ca ratios in the adult life phase revealed four types of patterns, and we suggest that the river geomorphology and the variability in the fish environment could be responsible for such different patterns. No inland migratory behaviour was revealed for these species, confirming the hypothesis of their adult sedentarity in middle and higher courses of river. Otolith microstructure of the studied species was also analyzed. Deposition of the daily growth increments on the otoliths of S. Zosterophorum was validated using an alizarin red S time marking technique. We estimatd the pelagic larval duration (PLD) by counting the number of growth increments from the core to the metamorphosis check mark, and it was shorter, for all the studied species, than the one of previous studie on Sicydiinae species. The PLD of the widespread species, S. Zosterophorum was similar to those of the endemic species, S. Chloe and A. Vanuatu (around 55 days). Here we show that in contrast to the most diverse Sicydiinae genus, Sicyopterus, the PLD could not explainendemism and we must take into account other elements to explain the differences observed in the distribution range. Contrasting patterns of genetic structure and probably a distinct biogeographic history could explain such differences. The analysis of the population connectivity over the sampled region revealed these contrasting patterns. The connectivity among Smilosicyopus fehlmanni populations ( a species with a large distribution range) was high, suggesting that for this species, neither the fragmentation of freshwater habitat nor the oceanic currents surrounding the West Pacific ocean created significiant barriers to gene exchanges. But, S. Zosterophorum, another large distribution range species, displayed a deep division into two haplogroups with one retsricted to the northwest Pacific and the other restricted to the southwest Pacific. The estimated time of divergence between the two populations of S. Zosterophorum (i. E 306 kyr) is coherebr with a Pleistocene separation, produced by the Torres strait barrier. Pleistocene event may have shaped the genetic pattern observed in the present days on both side of the Torres Strait. Our results showed that the evolution and dispersion patterns of Sicydiinae are complex and depending of numerous factors.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (192 p.-[25 f.])
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-190

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Muséum national d'histoire naturelle. Bibliothèque centrale.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : TH 2012 -- 12
  • Bibliothèque : Muséum national d'histoire naturelle. Bibliothèque d'ichtyologie.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : ZW TAILLEBOIS, Laura
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.