Standardisation d'une méthode de suivi de la faune piscicole en écosystèmes lentiques par l'ADN environnemental

par Alix Herve

Projet de thèse en Biodiversité, écologie, environnement

Sous la direction de Isabelle Domaizon.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale sciences et ingénierie des systèmes, de l'environnement et des organisations (Chambéry) , en partenariat avec Centre Alpin de Recherche sur les réseaux Trophiques des Ecosystèmes Limniques (laboratoire) depuis le 23-04-2019 .


  • Résumé

    La surveillance biologique des écosystèmes aquatiques continentaux est au cœur de la Directive Cadre sur l'Eeau (DCE). Cette politique environnementale place les communautés au centre de l'évaluation de l'état des masses d'eau. La mise en place de cette directive à contribuer au déploiement de réseaux de surveillance nationaux tel que le Réseau de Contrôle de Surveillance (RCS), qui permettent la collecte de données standardisées, comparables dans l'espace et dans le temps. Bien que nécessaires pour le suivi de l'état écologique des masses d'eau, pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes, leurs évolutions par rapport aux nouvelles menaces, des critiques émergent contre certaines méthodes traditionnelles d'échantillonnages. C'est notamment le cas de l'utilisation des filets maillants pour le suivi des communautés piscicoles lentiques. Cette technique, normalisée au niveau européen, est coûteuse et invasive pour les communautés. L'intégralité des individus capturés sont extraits définitivement du plan d'eau. Les innovations technologiques en biologie moléculaire (ex. séquençage ADN haut-débit, HTS) permettent d'envisager l'utilisation de l'ADN environnemental (ADNe) comme alternative aux méthodes traditionnelles d'échantillonnage. Les organismes peuvent être détectés par l'échantillonnage de leur ADN et le séquençage d'un fragment de gène permettant leur reconnaissance. L'exploration de la biodiversité via l'ADNe présente le potentiel d'un échantillonnage non invasif et simplifié (e.g. poissons) et/ou d'une reconnaissance rapide et fiable (e.g. microorganismes). Cette technologie est donc très prometteuse tant pour la biosurveillance que pour l'étude du fonctionnement des écosystèmes lentiques. Contrairement aux méthodes traditionnelles il n'existe pas encore de protocoles standardisés pour les différentes étapes de la méthode ADNe et son pouvoir quantitatif est peu connu. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont : i) définir un protocole standard d'échantillonnage ADNe pour les milieux aquatiques lentiques ; ii) comparer l'efficacité du protocole ADNe avec les méthodes traditionnelles ; iii) étudier l'évolution annuelle du signal ADNe et iv) évaluer les capacités du metabarcoding à décrire de manière quantitative ou semi-quantitative les communautés piscicoles.

  • Titre traduit

    Standardisation of a method based on environmental DNA to monitor fish communities in lentic ecosystems


  • Résumé

    The biomonitoring of the aquatic continental ecosystems is the basis of the Water Framework Directive (WFD). This environmental policy has placed the aquatic communities at the center of the system assessing the waterbodies. To fulfill the requirements of the WFD it was necessary to implement biomonitoring national networks such as the ‘Réseau de Contrôle de Surveillance' (RCS). Along these networks standardized data were collected, data which are comparable in time and space. While the biomonitoring is necessary to follow the changes of the ecological status of the waterbodies, to better understand the functioning of aquatic ecosystems and especially their evolution while facing new threats, criticisms are raising. Indeed, biomonitoring methods could be expansive and they could be invasive for the targeted biological element. Gillnets and the standardized CEN protocols are mainly used in Europe to sample fish in lakes. While standardized data are gathered from this protocol/technic, all the individuals sampled are definitively removed from the system. Due to the technical innovations in molecular ecology (e.g. next generation sequencing), the environmental DNA (eDNA) appears to be a credible alternative to the traditional monitoring methods. Organisms can be detected by amplifying and sequencing gene fragments collected in a water sample. With eDNA the biodiversity could be rapidly and consistently assessed (e.g. microorganisms) and this technic constitutes a simplified and non-invasive sampling method (e.g. fish). Therefore this technology is highly promising for biomonitoring and for studying the functioning of lentic ecosystems. Conversly to traditional methods, no standardized protocols are defined for the different steps of the eDNA method and its ability to quantify the abundance of fish species remains unknown. In this context, the objectives of this thesis are: i) to define a standard protocol for the eDNA sampling for the aquatic lentic ecosystems, ii) to compare the efficiency of the eDNA protocol to the traditional methods, iii) to study the temporal (intra-annual) evolution of the eDNA signal and iv) to evaluate the ability of the metabarcoding to describe quantitatively the fish communities.