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Contribution du barcoding ADN à létude des mammifères marins Eric Alfonsi (1, 2,3), Eléonore Meheust (1,2), Christine Dumas (1), Yann Quillivic (1), Marie.

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1 Contribution du barcoding ADN à létude des mammifères marins Eric Alfonsi (1, 2,3), Eléonore Meheust (1,2), Christine Dumas (1), Yann Quillivic (1), Marie Meister (4), Sami Hassani (1) & Jean-Luc Jung (2) 1: Océanopolis, Port de Plaisance du Moulin Blanc, Brest, France 2: BioGeMME, UFR Sciences et Techniques, Université de Bretagne Occidentale, 6 avenue le Gorgeu, Brest, France 3: LEMAR - UMR Institut Universitaire Européen de la Mer, Place Nicolas Copernic PLOUZANÉ - France 4: Musée Zoologique de Strasbourg, 29 Boulevard de la Victoire, Strasbourg, France

2 Mammifères marins le long des côtes françaises Carte présentant la richesse spécifique de mammifères marins

3 Mammifères marins en Bretagne Dauphin commun (Delphinus delphis) Phoque gris (Halichoerus grypus) Grand dauphin (Tursiops truncatus) ©Florian Graner Marsouin commun (Phocoena phocoena) 4 espèces observées couramment…

4 Mammifères marins en Bretagne Dauphin tacheté de lAtlantique (Stenella frontalis) Phoque à capuchon (Cystophora cristata) Cachalot (Physeter macrocephalus) … et des observations surprenantes

5 Mammifères marins impactés par les modifications de lenvironnement Top prédateurs => espèces sentinelles pertinentes Suivi de leur biodiversité nécessaire Utilisation du barcoding ADN pour suivre la biodiversité génétique depuis 2008 dans notre labo (identification despèce et variabilité intraspécifique) Barcoding ADN pour la conservation et la compréhension du milieu

6 Barcoding ADN = utilisation dun séquence ADN pour déterminer une espèce Projet Barcoding Of Life (CBOL IBOL, ECBOL…) Sensu stricto : utilisation de marqueur standardisé (COI) Sensu lato : moins restrictif, autres marqueurs, autres niveaux taxonomiques (Valentini et al, 2009) Base de donnée BOLD (http://www.boldsystems.org/) Définition du barcoding ADN

7 3 régions mitochondriales déjà utilisées dans des études de diversité génétique de mammifères marins : - Cox1 : Cytochrome oxidase 1 (e.g Viricel and Rosel, 2012) - Cytb : Cytochrome B (e.g Jayasankar et al, 2008) - MCR : Mitochondrial Control Region (or D-Loop) (e.g. LeDuc et al, 2008) Barcoding ADN et mammifères marins Carte de lADN mitochondrial Humain ( Françoise Ibarrondo, Gilles Furelaud)

8 Variabilité du barcoding ADN chez les mammifères marins Variabilité interspécifique 86 individus, 16 espèces, Cox 1 Séparation cétacés/carnivores (divergence 22% ) Projet Bold : IMMB (Identified Marine Mammals of Brittany) : 86 spécimens, 16 espèces Cétacés Carnivores

9 Séparation entre odontocètes and mysticètes (15%) Mysticètes Odontocètes Variabilité du barcoding ADN chez les mammifères marins Variabilité interspécifique Projet Bold : IMMB (Identified Marine Mammals of Brittany) : 86 spécimens, 16 espèces

10 « Barcode gap » présents pour presque toutes les espèces Projet Bold : IMMB (Identified Marine Mammals of Brittany) : 86 spécimens, 16 espèces Variabilité du barcoding ADN chez les mammifères marins Variabilité interspécifique

11 Sauf pour les Delphininae (divergence entre S. frontalis and D. delphis 0.84%) Besoin dutiliser dautres marqueurs (MCR) Delphininae Variabilité du barcoding ADN chez les mammifères marins Variabilité interspécifique Projet Bold : IMMB (Identified Marine Mammals of Brittany) : 86 spécimens, 16 espèces

12 Identification de mammifères marins échoués Un drôle déchouage dans le nord ouest de la Bretagne en Novembre 2009 Un animal de 5,7m en état de décomposition avancée. Grace à la taille et la forme générale, deux espèces sont possibles : Hyperoodon boréal, (Hyperoodon ampullatus) OU Baleine à bec de Cuvier (Ziphius cavirostris) Plus de 20% des mammifères marins échoués ne peuvent être identifiés jusquà lespèce Par exemple :

13 Hyperoodon boréal, (Hyperoodon ampullatus) OU Baleine à bec de Cuvier (Ziphius cavirostris) Barcoding ADN Identification de mammifères marins échoués

14 Une autre possibilité => lobservation du crane tête : diamètre 1 m, poids plus de 100 kg besoin de retirer les chairs sur le crane (plusieurs mois) Hyperoodon boréal, (Hyperoodon ampullatus) OU Baleine à bec de Cuvier (Ziphius cavirostris) Identification de mammifères marins échoués

15 Un autre exemple : échouage sur lile de Sein en mai 2011 Identification de mammifères marins échoués © RNE

16 Roqual commun (Balaenoptera physalus) © Tous droits réservés © RNE Projet Bold : UMMB (Unidentified Marine Mammals of Brittany) : actuellement 10 individus de 6 espèces Identification de mammifères marins échoués

17 Régime alimentaire Congre (Conger conger) Reste de proie de phoque gris Reste de proie de marsouin commun Chinchard (Trachurus trachurus) Le barcoding ADN augmente le taux didentification des proies de 30% Projet Bold public : DBMM (Diet of Britanny Marine Mammals) : 29 spécimens, 9 espèces

18 Barcoding ADN pour suivre les shifts et les fragmentations de populations ©Florian Graner Les fragmentations et les déplacements de populations de mammifères marins sont souvent causés par des changements de lenvironnement Le Barcoding ADN est utile pour caractériser et suivre ces populations. Cest particulièrement vrai pour les animaux difficilement observables comme le marsouin commun. En Europe, laire de répartition a connu de nombreuses modifications au cours des 60 dernières années, probablement à cause de modifications de lhabitat. Droits réservés

19 La répartition du marsouin commun le long de la côte européenne atlantique sur 60 ans Etape 1 : avant 1950, une large répartition du Portugal à la Norvège Carte supposée selon Rejinders (1992) et dautres observations Le Petit journal 22/02/1903 Aire de répartition Carte réalisée par Jean-Philippe Gauthier-Placet-Nicolet

20 La répartition du marsouin commun le long de la côte européenne atlantique sur 60 ans Avant 1950 Etape 2 : entre 1950 et 1990, une raréfaction ciblée Carte supposée selon Rejinders (1992) et dautres observations (notamment SCANS I) Aire de répartition raréfaction Carte réalisée par Jean-Philippe Gauthier-Placet-Nicolet

21 La répartition du marsouin commun le long de la côte européenne atlantique sur 60 ans Avant 1950 Entre 1950 et 1990 Montré par la campagne SCANS 2 (Small Cetaceans in the european Atlantic and North Sea) 2005 (Macleod et al., 2007) Etape 3: Entre 1990 et 2005 un shift global

22 La répartition du marsouin commun le long de la côte européenne atlantique sur 60 ans Etape 3: Entre 1990 et 2005 un shift global Le retour du marsouin commun le long des côtes française : - Variabilité intraspécifique ? - Combien de populations ? - Quel origine pour ce retour ?

23 Notre échantillonnage Les échantillons proviennent tous du Réseau National Echouage

24 Les variations de Cox1 montrent deux groupes génétiques de marsouins communs 43 séquences 615 nucléotides 9 haplotypes 9 sites polymorphiques polymorphisme 1.46% Comparaison de séquences de Cox1 pour 43 marsouins communs Groupe beta Groupe alpha La variabilité intraspécifique est forte pour cette aire géographique limitée Les deux groupes génétiques ne sont pas expliqués par lorigine géographique des échantillons, ni par lannée, ni par la saison, ni par le genre

25 Une explication géographique à léchelle européenne Arbre, obtenu par maximum de vraisemblance, pour 56 haplotypes de marsouin commun définis sur un fragment de 334 paires de bases de la region de controle mitochondriale Même groupes avec MCR Comparaison avec des séquences provenant dautres études (Tiedemann et al, 1996; Walton, 1997 ; Tolley et al, 2001; Tolley and Rosel, 2006; Viaud- Martinez et al, 2007) Une double origine de population explique la structure génétique des marsouins communs retrouvés le long de la côte française

26 La comparaison entre les marqueurs nucléaires et mitochondriaux permet de comprendre le shift actuel des populations de marsouins communs le long des côtes atlantiques françaises Marqueurs mitochondriaux (MCR and Cox 1) => Deux groupes séparés avec une origine géographique différente Marqueurs nucléaires (7 loci microsatellites) => Une population homogène Contraste => Hybrides des deux populations Etude de la diversité intraspécifique met en lumière un inattendu double retour du marsouin commun

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28 Le barcoding ADN est un outil très puissant dans nos études des mammifères marins Son utilisation sera poursuivie et le catalogue de biodiversité génétique renforcé par lajout de nouveaux spécimens et de nouvelles espèces Un projet de barcode de tous les mammifères marins échoués en France est en cours de création pour intensifier le suivi des mammifères marins et aider à leur conservation Conclusion et perspectives

29 Contribution du DNA barcoding à létude des mammifères marins Eric Alfonsi, Eléonore Meheust, Christine Dumas, Yann Quillivic, Marie Meister, Sami Hassani & Jean-Luc Jung Merci a toutes les personnes et institutions qui ont contribué à ce travail


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