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Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques des Ecosystèmes Limniques

UMR CARRTEL

Centre Alpin sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Lacustre

Thésard : François Keck- Dates : 2014-2016, encadrant : Agnès Bouchez & Alain Franc (INRA – BioGeCo Bordeaux) - thèse soutenue le 26 avril 2016

Thèse Université Savoie Mont-Blanc (contrat ONEMA) Thèse soutenue le 26 avril 2016

"Évaluation des liens entre phylogénie et traits écologiques chez les diatomées : pistes d’utilisation pour la bioindication des milieux aquatiques"

La soutenance a eu lieu le mardi 26 avril à 14h à l'INRA de Thonon-Les-Bains (salle de conférence) devant un jury composé de :

  • Alain FRANC - Directeur de thèse (INRA UMR BIOGECO)
  • Agnès BOUCHEZ - Directrice de thèse (INRA UMR CARRTEL)
  • Philippe USSEGLIO-POLATERA - Rapporteur (PR, Université de Lorraine)
  • Emmanuel PARADIS - Rapporteur (DR, IRD)
  • Yorick REYJOL - Examinateur (CM, Onema)
  • Koen SABBE - Examinateur (PR, Université de Ghent)

Résumé de thèse :

Les diatomées sont des micro-algues largement utilisées pour évaluer la qualité écologique des milieux aquatiques. La grande majorité des indices biotiques utilisant les diatomées sont basés sur la sensibilité à la pollution des espèces. Cela constitue un frein à leur utilisation car l’identification taxonomique au niveau de l’espèce est complexe, longue, coûteuse et source d’erreurs. Afin de rendre le processus d’identification plus simple, des indices biotiques basés sur des niveaux taxonomiques supérieurs à l’espèce, comme le genre, ont été mis au point. Mais la perte d’informations associée à la réduction de la résolution taxonomique est susceptible de rendre ces outils moins efficaces. Une approche alternative et plus récente propose de baser la simplification, non pas sur la taxonomie, mais sur la phylogénie. Cette approche fait implicitement l’hypothèse qu’il existe un signal phylogénétique dans les préférences écologiques des espèces, c’est à dire que deux espèces phylogénétiquement proches sont davantage susceptibles de présenter des réponses écologiques similaires que deux espèces prises au hasard. Si un tel signal existe, il implique une possible redondance phylogénétique dans les outils de bioindication existants, en particuliers ceux basés sur les niveaux taxonomiques les plus fins. L’objectif est de mettre à profit ce signal pour simplifier l’évaluation écologique des milieux aquatiques. Ce travail s’attache à développer cette approche chez les diatomées et se décompose en trois parties. Nous présentons d’abord un nouveau package R entièrement dédié à l’analyse du signal phylogénétique et à l’étude de la distribution des valeurs de traits dans les phylogénies. Nous démontrons ensuite la présence d’un signal phylogénétique pour de nombreux traits écologiques chez les diatomées d’eau douce. Ces traits sont les optimums écologiques de 127 espèces pour un ensemble de paramètres physico-chimiques, mesurés pendant huit ans dans des cours d’eau de l’est de la France. Nous montrons que le signal est variable en fonction des traits mais que la niche écologique des espèces étudiées est, de manière générale, dépendante de la phylogénie. Dans une troisième partie, nous proposons une méthode pour extraire des clusters d’espèces partageant des traits similaires tout en étant phylogénétiquement proches. Nous mettons en œuvre cette méthode sur des données de sensibilités aux pollutions pour démontrer les possibilités de simplification des indices biotiques basés sur les diatomées en prenant en compte la redondance phylogénétique. Nos résultats tendent à montrer que le potentiel de simplification en utilisant la phylogénie comme guide est significatif.

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Linking diatoms polluo-sensibility to phylogeny: New perspectives for aquatic ecosystems bioassessment

Diatoms are powerful bioindicators but most of the protocols require species identification level. This hinders the widespread use of diatoms in environmental surveys. New phylogenetic tools may help to simplify such protocols.