Lobophora : biotic interactions and diversification

par Christophe Vieira

Thèse de doctorat en Biologie marine

Sous la direction de Olivier De Clerck et de Claude-Elisabeth Payri.

Le jury était composé de Line Legall, Maggy Nugues, Christophe Destombe, Olivier Thomas, Gérald Culioli, Magda Vincx.

  • Titre traduit

    Interactions biologiques et diversification du genre Lobophora


  • Résumé

    L'algue brune Lobophora représente une composante benthique importante au sein des récifs coralliens tropicaux, et a à attirer dès le début des années 80 l'attention des écologistes marins en proliférant de façon remarquable au détriment des coraux. Les écologistes marins ne s’accordent toujours pas pour conclure si le changement de communauté au profit des macroalgues représente une conséquence ou une cause de la dégradation des coraux. Alors que Lobophora a fait l'objet d'observations contradictoires en termes de susceptibilité à l’herbivorie et des effets sur les coraux, les preuves suggèrent que sa prolifération dans les récifs coralliens est opportuniste et symptomatique de la dégradation des récifs. Taxonomiquement, Lobophora ne représentait que 11 espèces décrites au début de cette étude, et pratiquement toutes les espèces de Lobophora rapportées dans le monde avaient été assignées à L. variegata, décrite dans les Caraïbes. Cette étude vise à apporter un nouvel éclairage taxonomique et écologique sur ce taxon algal sujet de controverses écologiques. En utilisant une approche taxonomique basée sur l'ADN nous avons réévalué la diversité des espèces de ce genre en Nouvelle-Calédonie et au niveau mondial. Les résultats dévoilent une remarquable diversité, multipliant par 10 le nombre d’espèces jusque là reconnues. Nous avons testé si les différentes espèces de Lobophora étaient chimiquement différentes et si elles variaient (1) en toxicité envers différents coraux, et (2) en susceptibilité aux herbivores. Nous avons montré que le genre Lobophora était intrinsèquement capable de blanchir certains coraux, et nous avons isolé trois nouveaux alcools polyinsaturés C21 nommés lobophorenols A-C avec des propriétés de blanchissement. Néanmoins, les observations in situ en Nouvelle-Calédonie indiquent que, bien qu’elles soient potentiellement armées au plan chimique, les espèces de Lobophora n’induisent pas ou rarement le blanchissement de leurs hôtes coralliens, soulevant ainsi la question de l'emplacement de ces composants bioactifs dans l’algue et des facteurs environnementaux permettant leur libération supposée. Nous avons également montré que les herbivores consomment indistinctement les espèces de Lobophora. D’après ces résultats nous pouvons conclure que : (1) au sein de récifs en bonne santé, les coraux et les Lobophora maintiennent un statu quo résultant probablement d’une médiation chimique ; (2) la défense chimique ne dissuade apparemment pas le broutage des Lobophora par les principaux herbivores ; (3) il est probable que Lobophora échappe au broutage en se développant par exemple entre les branches des coraux. Le genre Lobophora représente un excellent modèle pour étudier le rôle de la spéciation écologique des algues au sein des récifs coralliens. Aussi, les études futures devront étudier le rôle des métabolites secondaires des Lobophora et enquêter sur les facteurs écologiques responsables de la diversification impressionnante de cette algue.


  • Résumé

    The brown alga Lobophora represents a notable benthic component in tropical coral reefs, and began drawing the attention of marine ecologists by achieving impressive blooms at the expense of corals since the early 80s. Marine ecologists are still debating whether or not macroalgal dominance represents a consequence or cause of coral degradation. While Lobophora has been the object of contradictory observations in terms of susceptibility to herbivory and effects on corals, evidence tends to suggest that episodes of reef take-over are opportunistic and symptomatic of reef degradation. From a taxonomic point of view, only 11 species of Lobophora were recognized at the beginning of this study, and virtually all species of Lobophora reported around the world had been assigned to L. variegata, originally described from the Caribbean. This study intends to shed new taxonomical and ecological insights on this algal taxon. Using a DNA-based taxonomical approach we reassessed the species diversity of this genus at a local scale in New Caledonia and subsequently on a global level. Results disclosed a remarkable global diversity, increasing our taxonomic knowledge of this genus by no less than 10 folds. From an ecological perspective, we tested if different species of Lobophora were differentially (1) capable of chemically damaging scleractinian corals, and (2) susceptible to herbivory. We showed that the genus Lobophora was inherently capable of bleaching certain coral species, and we isolated three new C21 polyunsaturated alcohols named lobophorenols A-C with bleaching properties. Nevertheless, in situ observations in New Caledonia indicated that although potentially chemically armed, Lobophora species did not or rarely bleached their coral hosts, thereby raising the issue of the location of these bioactive components and the environmental factors enabling their putative release by the alga. We also showed that herbivores indiscriminately consumed Lobophora species. From the results of allelopathic bioassays and grazing experiments we conclude that: (1) corals and Lobophora maintain a chemical-mediated status quo on healthy reefs; (2) chemical defense apparently does not deter grazing of Lobophora by prominent herbivores; (3) it is more likely that Lobophora avoids being grazed by escape strategies such as growing under the coral canopy. The genus Lobophora represents an excellent model to study the role of ecological speciation in macroalgae within coral reefs. Therefore, future studies should be targeted at investigating the role of Lobophora secondary metabolites and exploring the ecological factors responsible for the impressive diversification of this alga.

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