Variabilité génétique, phylogénie et préservation des poissons Arc-en-ciel (Melanotaeniidae) de papouasie occidentale indonésienne et ses perspectives de nouveau produit de poisson d'ornement

Genetic Diversity, Phylogeny and Conservation of Rainbowfish (Melanotaeniidae) in West Papua Indonesia and Its Prospect for New Ornamental Fish Commodity

• Auteur / Autrice : Media fitri isma Nugraha
• Direction : Jean Christophe Avarre, Laurent Pouyaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, évolution, ressources génétiques, paléontologie
• Date : Soutenance le 03/11/2015
• Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Graduate School of the Bogor Agricultural University, Bogor (Indonésie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Christophe Avarre, Laurent Pouyaud, Ketut Sugama, Philippe Keith, Odang Carman, Fatuchri Sukadi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ketut Sugama, Philippe Keith

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conservation

Génétique des populations

Phylogénie

Melanotaeniidae

Variabilité génétique

Mots clés libres

Variabilité génétique

Poissons Arc-En-Ciel

Papouasie

Phylogénie

Génétique des populations

Conservation

Genetic variability

Rainbow fish

Papua

Phylogeny

Population genetics

Conservation

Résumé

Les poissons arc-en-ciel (Melanotaeniidae) se distribuent entre la Nouvelle-Guinée et l'Australie. Ils sont très recherchés en aquariophilie en raison de leur coloration remarquable. Il en existe un très grand nombre d’espèces, dont certaines figurent sur la liste rouge des espèces menacées. L’espèce Melanotaenia boesemani, l'une des plus populaires au sein de cette famille, est en voie de disparition. L’aquaculture de cette espèce apparaît donc comme une solution prometteuse pour limiter la capture de spécimens sauvages. Pourtant, le nombre de fermes qui élèvent M. boesmani est très faible. Ceci est probablement dû aux problèmes rencontrés par les aquaculteurs, à savoir une proportion plus élevée de femelles par ponte, une perte de la coloration, un taux de croissance et une fécondité plus faibles, ainsi que l’apparition fréquente de malformations. Dans ce contexte, cette thèse visait à produire de nouvelles données génétiques en vue d’améliorer l'aquaculture et la conservation de cette famille. Plus précisément, les objectifs étaient: 1) de développer de nouveaux marqueurs microsatellites à partir d'ADN de M. boesemani, 2) d'évaluer la diversité génétique des populations sauvages de Melanotaenia et d'affiner leur taxonomie, 3) de définir l’origine géographique des souches de M .boesemani élevées en Indonésie, et d'évaluer la pression de consanguinité résultant de cette domestication. Par séquençage haut débit, 12 marqueurs microsatellites ont été développés et validés sur l’espèce M. boesemani. Les loci correspondant se sont tous révélés polymorphe et des expériences de croisement ont montré qu’ils se conformaient aux lois de Mendel. Ces nouveaux marqueurs ont ensuite été mis en œuvre pour évaluer la variabilité génétique de 44 populations sauvages (correspondant à 1152 spécimens de poissons). Les valeurs de Fis multilocus ont révélé que 5 espèces présentaient des écarts significatifs à l’équilibre de Hardy-Weinberg et suggéré la présence possible de sous-populations génétiquement différenciées. Combinés à une analyse phylogénétique effectuée sur le gène de la cytochrome oxydase I (COI) et à l'observation de plusieurs caractères morphologiques diagnostic, les 12 marqueurs microsatellites ont également permis de caractériser 8 nouvelles espèces non-encore décrites. Enfin, ces marqueurs microsatellites ont été appliqués pour analyser et comparer la variabilité génétique d’échantillons de M. boesemani obtenus à partir de 6 fermes aquacoles autour de Jakarta avec celle des deux populations indigènes de cette espèce, à savoir des lacs Ayamaru et Uter (Papouasie occidentale). Les résultats ont indiqué que toutes les souches élevés provenaient du lac Ayamaru. Aucun déficit en hétérozygotes n’a été mis en évidence, suggérant qu'il n'y avait pas de consanguinité majeure dans ces souches d’élevage. L’analyse des génotypes a également suggéré que l’espèce M. boesemani représentait probablement une métapopulation constituée de populations génétiquement différenciées. En définitive, ces résultats indiquaient que les problèmes rencontrés par les aquaculteurs ne proviennent pas d’une éventuelle consanguinité mais sont plus surement liés à d'autres facteurs tels qu’une gestion inappropriée et / ou une mauvaise qualité des eaux d’élevage. En conclusion, ces nouveaux marqueurs microsatellites se sont avérés utiles pour évaluer la structure génétique et la diversité d'un grand nombre d'espèces de poisson arc-en-ciel, dont beaucoup sont en voie de disparition. Les résultats présentés ici sur l'une des espèces les plus menacées (M. boesemani) montrent qu'il est encore possible d'éviter son extinction. Ceci nécessite cependant d'augmenter sa production aquacole afin de soulager rapidement la pression de surpêche. Ceci passe par une meilleure gestion des pratiques d'élevage.

Rainbowfishes (Melanotaeniidae) are widely distributed throughout New Guinea and Australia. They are very famous for ornamental trade because of their vivid coloration. They display amazing species richness and some of them are on the red list of endangered species. The species Melanotaenia boesemani, one of the most popular within this family, is.facing great threats. Rearing of this species in aquaculture setups thus appears as a promising solution to limit capture of wild specimens. Yet, the number of farms that raise M. boesmani is very low. This is probably due to the problems reported by the farmers, i.e. higher proportion of females per spawning, loss of coloration, lower growth rate and fecundity, frequent morphological abnormalities. In this context, this study aimed at gathering new genetic information that would be useful for the aquaculture and conservation of the Melanotaeniidae family. Specifically, the objectives of the research were: 1) to develop new microsatellite DNA markers from the endangered M. boesemani, 2) to evaluate the genetic diversity of wild populations of Melanotaenia and refine their taxonomy, 3) to describe the geographic origins of M. boesemani reared by ornamental fish farmers in Indonesia, and evaluate the inbreeding pressure resulting from this domestication. Using next generation sequencing, 12 microsatellite DNA markers were developed and validated from M. boesemani. All microsatellite loci revealed polymorphic and cross-breeding experiments showed that they followed a Mendelian inheritance pattern. These new markers were subsequently implemented to evaluate the genetic variability of 44 wild populations (corresponding to 1152 fish specimens). Multilocus Fis values revealed that 5 species significantly departed from Hardy-Weinberg expectations and suggested the possible occurrence of genetically differentiated subpopulations. Combined with a phylogenetic analysis performed on the cytochrome oxydase I (COI) gene and with the observation of several diagnostic morphological characters, the 12 microsatellite markers also enabled to characterize 8 new species previously undescribed. Finally, these microsatellite markers were applied to analyze and compare the genetic variability of M. boesemani samples obtained from 6 aquaculture farms around Jakarta with that of the two native populations of this species , i.e. from Ayamaru and Uter Lakes (West Papua). Results indicated that all reared strains originated from Ayamaru Lake. No deficit in heterozygotes was evidenced, suggesting that there was no major inbreeding in these reared populations. Genotype analysis also suggested that M. boesemani species consists of a metapopulation composed of genetically differentiated populations. Altogether, these results indicated that the problems experienced by the farmers are obviously not due to inbreeding depression and are probably caused by other factors such as unsuitable management and/or poor water quality. In conclusion, these new microsatellite markers proved useful to evaluate the genetic structure and diversity of a large number of rainbowfish species, among which many are endangered. The results presented here on one of the most threatened species (M. boesemani) show that it is still possible to prevent its extinction. This, however, implies to increase its aquaculture production in order to quickly alleviate the overfishing pressure. This, in turn, involves a better management of rearing practices.