Biodiversité, dispersion et histoire évolutive des syngnathidae (Teleostei) insulaires de la région Indo-Pacifique

Biodiversity, dispersion and evolutionary history of insular Syngnathidae (Teleostei) of the Indo-Pacific

• Auteur / Autrice : Vincent Haÿ
• Direction : Philippe Keith, Clara Lord-Daunay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes
• Date : Soutenance le 24/03/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Dufour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniela Bănaru, Fabrice Télétchea
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paulo Marques Machado Brito, Jean-François Agnese

Mots clés

Mots clés contrôlés

Animaux -- Classification

Biodiversité aquatique

Biologie d'eau douce

Région indo-pacifique

Syngnathidés

Mots clés libres

Syngnathidae

Taxonomie

Cycle de vie

Syngnathidae

Taxonomy

Life cycle

Résumé

La famille des Syngnathidae (hippocampes, dragons des mers et syngnathes) est représentée par plus de 300 espèces reparties dans une cinquantaine de genres. La grande majorité est distribuée dans les eaux côtières marines tant tropicales que tempérées. Cependant, une trentaine d’entre elles, sont dulçaquicoles et peuplent les rivières des îles tropicales de la région Indo-Pacifique. Ces espèces font face à de nombreuses pressions anthropiques et sont d’ailleurs considérées par certains auteurs comme les espèces les plus menacées de la famille. Depuis leur description, les syngnathes d’eau douce de la sous famille des Nerophinae ont connu une histoire taxonomique et nomenclaturale complexe, l’appartenance aux différents genres et leur validité ayant changé de nombreuses fois au cours du temps. Leur taxonomie, basée uniquement sur des caractères morphologiques était donc imprécise et constituait un frein à toutes recherches sur ces organismes. La révision taxonomique par une approche intégrative (morphologique, moléculaire, géographique et écologique) des espèces dulçaquicoles de la sous-famille des Nerophinae, préalablement distribuées dans six genres, a permis de replacer la trentaine d’espèces au sein du même genre, Microphis Kaup, 1853. Ces travaux ont permis de valider 31 espèces dans le genre Microphis, incluant la description de deux nouvelles espèces et la revalidation de deux autres. Une fois la taxonomie clarifiée, nous avons pu étudier l’écologie et du cycle de vie de plusieurs espèces, choisies pour leurs répartitions géographiques plus ou moins larges : Microphis brachyurus (Bleeker, 1854) présente du Sri Lanka à la Polynésie française, Microphis nicoleae Haÿ et al., 2023 présente en Papouasie-Nouvelle-Guinée et aux îles Salomon et Microphis cruentus Dawson & Fourmanoir, 1981, endémique de Nouvelle-Calédonie. La microanalyse chimique de leurs otolithes, à l’aide du rayonnement synchrotron avec la fluorescence aux rayons X a confirmé un cycle de vie amphidrome pour M. brachyurus et M. nicoleae et une amphidromie facultative pour M. cruentus. De plus, la résolution très fine apporté par le rayonnement synchrotron a permis d’explorer plus en détail la complexité de la chimie de l’otolithe avec des implications dans le domaine de l’otolithométrie de manière générale. Enfin, avec les analyses phylogéographiques préliminaires des espèces M. brachyurus et M. retzii, nous avons pu constater : (i) une structuration en deux populations distinctes pour M. brachyurus et (ii) un complexe d’espèce pour M. retzii en Asie du Sud-Est. L’étude simultanée de plusieurs espèces aux aires de répartitions proches, voire même sympatriques est primordiale car bien que les évènements biogéographiques qu’elles subissent soient similaires, leurs réponses face à ces contraintes varient. L’ensemble des résultats de cette thèse avec la délimitation correcte des genres et des espèces, la compréhension de leur écologie et de leur dispersion sont donc d’une importance capitale pour la conservation et la protection des syngnathes dulçaquicoles. Ils constituent une première base essentielle pour la mise en place de plans de gestion et de conservation à une échelle locale mais aussi régionale.

The Syngnathidae family (seahorses, sea dragons and pipefishes) is represented by more than 300 species included in about fifty genera. The vast majority is distributed in tropical and temperate marine coastal waters. However, about thirty of them, are found in freshwater and mainly inhabit the rivers of the tropical islands of the Indo-Pacific region. These species face many anthropogenic pressures and are considered by some authors as the most threatened species of the family. Since their description, freshwater pipefish of the Nerophinae sub-family have known a complex taxonomic and nomenclatural history, the status of each species and genera has changed many times. Their taxonomy, only based on morphological criteria, was therefore imprecise and hindered any research on these organisms. The taxonomic revision by an integrative approach (morphological, molecular, geographical and ecological) of the freshwater species of the Nerophinae sub-family, previously distributed in 6 genera, has therefore allowed to group the thirty species within the same genus, Microphis Kaup, 1853. This work, led to recognize 31 valid species in the genus Microphis, including 2 new species as well as 2 revalidations of species. Once the taxonomy was clarified, we were able to study the ecology and the life cycle of several species, chosen for their more or less wide distributions: Microphis brachyurus (Bleeker, 1854) distributed from Sri Lanka to French Polynesia, Microphis nicoleae Haÿ et al., 2023 distributed from Papua New Guinae to Solomon Islands and Microphis cruentus Dawson & Fourmanoir, 1981, endemic to New-Caledonia. Microchemical analysis of their otoliths, using synchrotron-based scanning X-ray fluorescence confirmed for the first time an amphidromous life cycle for M. brachyurus and M. nicoleae and a facultative amphidromy for M. cruentus. In addition, hyper fine resolution provided by synchrotron-based methods allowed to explore in detail the complexity of otolith chemistry with implications for otolith sciences in general. Finally, with the preliminary phylogeographic analyzes of the species M. brachyurus and M. retzii, we were able to observe: (i) a structure into two distinct populations for M. brachyurus and (ii) a species complex for M. retzii in Southeast Asia. The simultaneous study of several species with close or even sympatric distributions is essential because although the biogeographical events they undergo are similar, the responses to these constraints vary. All these results of the PhD, with the taxonomic revision of genera and species, the understanding of their ecology and their dispersal are therefore of paramount importance for the conservation and protection of freshwater pipefish. They constitute a first essential basis for the implementation of management and conservation measures at local and regional scales.