L'histoire de deux niveaux de biodiversité démontrée par le code-barre d'ADN chez les crustacés de l'Atlantique du Nord

Radulovici, Adriana (2012). L'histoire de deux niveaux de biodiversité démontrée par le code-barre d'ADN chez les crustacés de l'Atlantique du Nord. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 240 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: La biodiversité est la variété de la vie et elle peut être étudiée à différents niveaux
(génétique, espèces, écosystèmes) et à différents échelles (spatiale et temporelle).
Les dernières décennies ont montré que la biodiversité marine avait été gravement
sous-estimée. Afin d'étudier les caractéristiques de la grande diversité des espèces
marines et les processus sous-jacents de l'évolution de ces dernières, il est évident
et nécessaire de connaître les espèces. Nous sommes aujourd'hui confrontés aux
taux les plus élevés d'extinction depuis la constitution de la société humaine (<<crise
de la biodiversité ») et seule une fraction d'espèces a été officiellement décrite (1,9
millions sur 11 millions) , en raison, entre autres, d'une pénurie de taxonomistes
formés et disponibles pour cet immense travail. Tous ces facteurs ont conduit à la
proposition d'outils moléculaires pour permettre et faciliter l'identification des
espèces et notamment le barcode moléculaire (le code-barres d'ADN). Il s'agit de
séquencer un fragment d'ADN du gène mitochondrial cytochrome c oxydase 1 (COI)
qui constitue alors un outil rapide, précis et rentable pour identifier les espèces.
Ainsi, chaque espèce peut être définie par une étiquette d'identification unique et
permanente qui ne sera pas changée par une éventuelle modification taxonomique.
Outre l'attribution d'échantillons inconnus à des espèces identifiées a priori, les
données fournies par le code-barres d'ADN seront très utiles pour des études
phylogéographiques comparatives entre taxons multiples, pour clarifier les relations
phylogénétiques à différents niveaux taxonomiques et pour élaborer des patrons
évolutifs et de spéciation entre les groupes d'organismes.
Le Chapitre 1 présente une mise en contexte du code-barres d'ADN par une revue
des études qui ont été publiées sur le sujet, notamment en ce qui concerne
l'identification des espèces marines.
Le Chapitre 2 élabore une bibliothèque pour les crustacés marins de l'estuaire et du
golfe du St. Laurent. Toutes les données (taxonomie, informations sur
l'échantillonnage, images, séquences d'ADN et chromatogrammes), sont stockées
en ligne dans le Barcode of Life Data Systems (BOLD) et sont disponibles pour un
usage général. Les spécimens utilisés sont conservés comme 'vouchers' dans des
institutions publiques pour des vérifications futures . Les résultats ont montré la
présence d'un amphipode invasif dans l'estuaire (mentionné précédemment dans les
Grands Lacs et à Montréal, avec des effets sur la faune indigène d'amphipodes), et
l'existence d'espèces cryptiques potentielles chez les amphipodes, mysidacés et
décapodes.
Le Chapitre 3 est axé sur l'utilisation des séquences COI fournies par le code-barres
d'ADN comme un outil complémentaire pour la taxonomie et la phylogénie des
amphipodes de la famille Talitridae dans l'Atlantique du Nord. En effet, la distribution
et la diversité actuelle des espèces est le résultat de processus d'évolution et
d'interaction avec l'environnement à l'échelle d'une région géographique. Les études
phylogénétiques permettent d'appréhender cette problématique en élaborant des
scenarios évolutifs des relations entre taxons. Les résultats montrent l'existence
d'espèces cryptiques chez trois espèces morphologiques. En outre, les genres
anciens ne semblent pas être monophylétiques, suggérant la nécessité d'une
révision taxonomique chez cette famille.
Le Chapitre 4 aborde le thème de la diversité génétique qui permet la persistance
des populations et des espèces dans le temps en permettant une adaptation
continue aux changements environnementaux. À de grandes échelles spatiales, la
diversité intraspécifique peut être structurée en généalogies en fonction de la
géographie, définissant alors des patrons phylogéographiques, qui peuvent
coïncider ou pas avec les divisions biogéographiques. Les séquences COI générées
par le code-barres d'ADN ont été utilisées pour déduire des patrons
phylogéographiques chez une espèce d'amphipode avec une distribution amphiAtlantique,
Gammarus oceanicus. Cette espèce est très abondante et représente
une partie importante des communautés intertidales et des réseaux trophiques
côtiers. Les résultats ont montré une division profonde au sein de cette espèce avec
deux groupes ayant une séparation latitudinale (la région tempérée du Canada
Atlantique versus la région subarctique du Baie d'Hudson et l'Europe), indiquant la
présence des deux espèces cryptiques potentielles.
L'ensemble de ces travaux de recherche a montré que la biodiversité marine,
notamment chez les crustacés marins de l'Atlantique du Nord, était sous-estimée.
Des espèces cryptiques potentielles ont été trouvées chez huit espèces
morphologiques, sachant que seulement les espèces les plus communes ont été
échantillonnées pour cette étude. Le taux de diversité augmentera certainement
avec l'ajout d'échantillonnes de différents taxons, de divers types d'habitat et de
régions marines distinctes. -- ABSTRACT: Biodiversity is the variety of life and can be studied at different levels (genetic,
species, ecosystems) and at different scales (spatial and temporal). The past
decades have shown that marine biodiversity has been severely underestimated. To
study the characteristics of the great diversity of marine species and the underlying
processes of formation and maintenance of marine biodiversity, it is obvious and
necessary to know what lives out there. We are now faced with the highest extinction
rates since the formation of the human society ("biodiversity crisis") and only a
fraction of species was formally described (1.9 million of 11 million), because of a
shortage of trained taxonomists available for this immense work, among other things.
Ali these factors have led to the proposai of molecular tools to enable and facilitate
the identification of species including DNA barcoding. This method uses a DNA
fragment of the mitochondrial gene cytochrome C oxidase subunit 1 (COI) as a fast,
accu rate and cost effective tool to identify species. Thus, each species can be
defined by a unique identification tag that will not be changed during taxonomic
revisions. In addition to the assignment of unknown specimens to species identified
a priori by taxonomists, data generated through barcoding studies will be very useful
for comparative phylogeographic studies of multiple taxa, phylogenetic studies at
different taxonomic levels and for studies on evolutionary patterns between groups of
organisms.
Chapter 1 provides some background on DNA barcoding with a review on studies
that were published on the subject, especially those focusing on the identification of
marine species.
Chapter 2 develops a reference library for marine crustaceans from the Estuary and
the Gulf of St. Lawrence. Ali data (taxonomy, collection information, images, DNA
sequences and chromatograms) are stored online in the Barcode of Life Data
Systems (BOLD) and are available for general use. Specimens used for barcoding
are kept as "vouchers" in public institutions for future use. The results showed the
presence of an invasive amphipod in the estuary (mentioned previously in the Great
Lakes and near Montreal, with impact on the native fauna of amphipods), and the
existence of potential cryptic species in amphipods, mysids and decapods.
Chapter 3 focuses on the use of COI sequences provided through DNA barcoding as
a complementary tool for taxonomy and phylogeny of the amphipod family Talitridae
in the North Atlantic. The current distribution and diversity of species is the result of
evolutionary processes and interaction with the environment across a geographic
region . Phylogenetic studies can investigate this issue by developing evolutionary
scenarios on the relationships between taxa. The results show the existence of
cryptic species in three morphological species. In addition, older genera do not
cryptic species in three morphological species. In addition, older genera do not
appear to be monophyletic, suggesting the need for taxonomie revisions in this
family.
Chapter 4 addresses the issue of genetic diversity which enables the persistence of
populations and species over time, allowing continuous adaptation to environ mental
changes. At large spatial scales, diversity within species can be structured in
genealogies according to geography, thus defining phylogeographic patterns, which
may coincide or not with biogeographic divisions. COI sequences generated by DNA
barcoding were used to infer phylogeographic patterns in an amphipod species with
amphi-Atlantic distribution , Gammarus oceanicus. This species is very abundant and
an important part of the intertidal communities and coastal food webs. The results
showed a deep division within this species with two divergent groups corresponding
to a latitudinal segregation (temperate region of Atlantic Canada versus the subarctic
Hudson Bay and Europe), indicating the presence of two potential cryptic species.
This research showed that marine biodiversity, as seen in marine crustaceans from
North Atlantic, was underestimated. Potential cryptic species were found in eight
morphological species, knowing that only the most common species were sam pied
for this study. The level of diversity will certainly increase with the addition of different
taxa, different types of habitat and distinct marine regions.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Dufresne, France et Sainte-Marie, Bernard
Information complémentaire :	Thèse présentée comme exigence partielle du doctorat en biologie extensionné de l'Université du Québec à Montréal.
Mots-clés :	Biodiversite Marin Code-barre Adn Identification Espece Crustace Crustacea Diversite Atlantique Nord Genetique Marqueur Molecule Moleculaire
Départements et unités départementales :	Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	19 mars 2014 18:01
Dernière modification :	22 août 2019 14:52
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/853

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