Connectivité génétique des populations de la mye commune (Mya arenaria) sous différentes échelles spatiales et temporelles

St-Onge, Philippe (2013). Connectivité génétique des populations de la mye commune (Mya arenaria) sous différentes échelles spatiales et temporelles. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 265 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Les études de la structure génétique des populations à de faibles échelles spatiales et temporelles ainsi que les études de l'évolution des signatures génétiques au cours de l'ontogénie pourraient donner plus d'informations sur les processus du recrutement et de la connectivité larvaire que les études à plus grande échelle géographique. Toutefois, les études comparant ces échelles contrastées sont peu nombreuses dans la littérature scientifique et représentent le thème central de cette thèse. L'hypothèse généra le qui y est discutée est que la réduction des échelles spatiales et temporelles permet la détection de patrons génétiques spécifiques aux mécanismes écologiques de la connectivité larvaire des populations d'invertébrés à cycle bentho-pélagique et indépendants de la connectivité des populations à plus grande échelle. Cette thèse est composée de trois chapitres qui font le lien entre ces différentes échelles de la connectivité génétique des populations de la mye commune Mya arenaria. Le Chapitre 1 de cette thèse rapporte le développement d'une série de huit marqueurs microsatellites spécifiques à la mye en utilisant une bibliothèque génomique enrichie de microsatellites et un clonage avec la bactérie Escherichia coli et le plasmide M13. Le Chapitre 2 teste l'hypothèse de présence de structure génétique des populations de la mye commune (Mya arenaria) à l'échelle de la province biogéographique des zones « Tempérées Froides du Nord-Ouest Atlantique» (CTNA) en mettant l'emphase sur le golfe du Saint-Laurent (GSL).
Vingt-deux échantillons de Mya arenaria couvrant sept écorégions marines ont été recueillis entre 2001 et 2010 et génotypés à l'aide de sept des huit marqueurs microsatellites développés au Chapitre 1. Les résultats ont montré une forte différenciation régionale avec une observation de six groupes génétiquement distincts : (1) Nord du GSL, (2) Îles-de-Ia-Madeleine, (3) Sud du GSL, (4) Bas-Canada Atlantique, (5) Côtes Américaines et (6) Europe du Nord. Cette structure génétique, soutenue peu importe l'approche statistique utilisée, ne reflète pas les limites géographiques établies par les écorégions marines pour l'espèce étudiée. Un déclin latitudinal de la richesse allélique suggère une expansion post-glaciaire nordique dans l' historique de colonisation de l'espèce. Bien que la distance géographique explique la variation génétique détectée dans le sud du CTNA, l'hétérogénéité génétique accrue observée dans le nord du CTNA s'explique plutôt par un isolement par la distance, les effets du paysage marin et les processus sélectifs potentiels agissant au niveau du locus Mar5. L'exclusion de Mar5 des analyses induit la détection de trois groupes génétiquement distincts plutôt que six. Le Chapitre 3 émet l'hypothèse qu'un groupe de recrues de Mya arenaria produites lors d'une unique « Ponte Partielle Synchrone » (PSS) soit génétiquement distinct de ceux provenant des autres PSS observées au cours du même cycle de reproduction. L'accumulation de plusieurs PSS pourrait conduire à l'annulation de la théorie écologique de la « Loterie du Succès Reproducteur » (SRS).
Les larves et post-larves furent suivies et recueillies pendant 13 semaines consécutives lors d'un cycle complet de reproduction de M. arenaria. Les analyses de Θ ST par paire n'ont révélé aucune différence de fréquence allélique entre les groupes de recrues. De plus, aucune réduction de la diversité génétique n'a été détectée chez les recrues relativement aux adultes, deux prédictions de la SRS. Toutefois, un échantillon de jeunes véligères (El) ainsi que deux échantillons post-larvaires (P8 et PlO) ont chacun montré un taux de parenté génétique plus élevé que prévu par le hasard à l'intérieur de leur échantillon (P <0,001, 0,025 et 0,05, respectivement). Le lot El présente même cinq relations de même fratrie et 49 relations de demi-fratrie ainsi qu'un lien significatif de parenté avec plus de 80% de tous les autres échantillons, suggérant une forte rétention larvaire dans le site étudié. Il s'agit de la toute première étude réalisée chez un bivalve marin qui réussit à montrer directement la rétention larvaire et l'agrégation familiale de larves dans la colonne d'eau et sur le substrat. Finalement, cette étude révèle la présence de SRS par l'utili sation d'analyses de parenté génétique alors que les analyses de différenciation génétique traditionnelles n'avaient pas réussi à en montrer. -- Mots clés: génétique des populations, Mya arenaria, rétention larvaire, microrépartition génétique, agrégation familiale, microsatellites, connectivité des populations. --ABSTRACT: Population genetic structure studies carried out at small spatial and temporal scales as well as studies about the evolution of genetic signatures throughout larval ontogeny could provide more information on the recruitment and population connectivity processes than larger geographical scale studies. However, studies evaluating these contrasted scales are scarce in the scientific literature and represent the central theme of this thesis. The general hypothesis here discussed is that a reduction in spatial and temporal scales allows for the detection of genetic patterns that are specifie to the ecological mechanisms of larval connectivity for bentho-pelagic marine invertebrates and independent of population connectivity patterns found at larger scales. This thesis comprises three chapters that make the link between scales of population connectivity for the softshell clam (Mya arenaria). Chapter 1 reports the development of a series of eight microsatellite markers specific to the species by using an enriched microsatellite genomic library along with Escherichi coli bacterial cloning and the M13 plasmid. Chapter 2 tested the hypothesis of spatial genetic structure in softshell clam (Mya arenaria) populations sampled at the scale of the « Cold Temperate Northwest Atlantic» (CTNA) with an emphasis in the Gulf of St. Lawrence (GSL).
Twenty-two Mya arenaria samples spanning seven marine ecoregions were collected between 2001 and 2010 and genotyped at seven out of eight microsatellite loci developed in Chapter 1. Results showed strong regional differentiation with six distinct genetic clusters: (1) Northern GSL, (2) Magdalen Archipelago, (3) Southern GSL, (4) Lower Atlantic Canada, (5) US Coasts and (6) Northern Europe. Population structure was supported no matter the statistical approach and generally does not reflect the geographical limits of marine ecoregions for the studied species. A latitudinal cline in allelic richness provides evidence for a northward post-glacial expansion range for this species. While geographical distance explains the genetic variation detected in southern CTNA, increased heterogeneity observed in northern CTNA can be explained by isolation by distance, marine landscaping and presumable se lective processes acting at the Mar5 locus. Exclusion of Mar5 from analyses resulted in the detection of three genetic clusters instead of six. Chapter 3 postulates that a group of recruits issued from a single « Partial Synchronized Spawning » (PSS) event is genetically differentiated from those issued from other PSS events of the same reproductive cycle. It also postulates that the accumulation of several distinct PSS events will cancel out the effects of the « Sweepstakes Reproductive Success » (SRS ) ecological theory.
Larvae and post-Iarvae were thus monitored and collected over 13 consecutive weeks during an entire M. arenaria reproductive cycle. The pairwise Θ ST analyses did not reveal any difference between samples. In addition, no reductions in gene diversity were detected in larval and post-larval samples relatively to adults. Individuals belonging to the first sample of early veligers (El) and the last two samples of post-larvae (P8 and P1O) were found to be more significantly kin-aggregated than randomly expected (P < 0.001 ,0.025 and 0.05, respectively) with El showing five full-sib and 49 half-sib dyads. The El sample was also found to be significantly more related than randomly expected to more than 80% of all samples, thus strongly suggesting the presence of larval retention. This represents the very first study carried out on a marine bivalve that succeed at showing direct evidence of larval retention and kin-aggregated larvae inside the water column and on the substrate. Finally, this study revealed the presence of SRS using genetic relatedness analyses where differenciation analyses had previously failed. -- Keywords : genetic population structure, Mya arenaria, larval retention, genetic patchiness, kin-aggregation, microsatellite markers and population connectivité.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Tremblay, Réjean
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Sévigny, Jean-Marie
Information complémentaire :	Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de philosophiae doctor (Ph. D. Sc.).
Mots-clés :	Mye Mya Arenaria Population Genetique
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	04 févr. 2015 19:39
Dernière modification :	04 févr. 2015 19:39
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/979

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