Soutenance de thèse

Ce travail porte sur la Diversité génétique et taxonomique des communautés a isoétides des lacs et étangs du littoral aquitain, et a été financé par la région Nouvelle Aquitaine, le programme BIOSEFAIR INRAE et l’Agence de l’Eau Adour Garonne, via le projet Vigie-Lacs  Pour en savoir un peu plus, vous trouverez les résumés en Français et en Anglais à la fin de ce message. 

Résumé

Diversité génétique et taxonomique des communautés a isoétides des lacs et étangs du littoral aquitain

Les communautés à isoétides des lacs oligotrophes côtiers aquitains constituent des écosystèmes uniques à l'échelle européenne, abritant des habitats prioritaires au titre de Natura 2000 (3110). Ces communautés de macrophytes aquatiques, adaptées aux conditions oligotrophes, subissent des pressions anthropiques croissantes : eutrophisation, changement climatique et espèces invasives. Dans ce contexte, comprendre les processus structurant leur biodiversité constitue un enjeu majeur pour leur conservation à long terme.
Cette thèse adopte une approche intégrative combinant écologie des communautés et génétique du paysage pour démêler la contribution relative des processus spatiaux et environnementaux dans la structuration de la diversité taxonomique et génétique. Nous avons développé des marqueurs microsatellites pour caractériser la diversité génétique de huit espèces de macrophytes (Baldellia ranunculoides, Eleocharis multicaulis, Juncus bulbosus, Littorella uniflora, Lobelia dortmanna, Myriophyllum alterniflorum, Phragmites australis, Schoenoplectus pungens) à travers 27 stations réparties dans quatre lacs du littoral aquitain (Carcans-Hourtin, Lacanau, Cazaux-Sanguinet, Parentis-Biscarrosse).
Nos résultats révèlent des niveaux de différenciation génétique exceptionnellement élevés (FST moyen 0.26-0.27), trois à dix fois supérieurs aux valeurs typiques des plantes aquatiques, indiquant un flux génique extrêmement limité entre populations. L'isolement par la distance constitue le patron dominant, bien que son intensité varie fortement selon les taxons (de r = 0.10 pour E. multicaulis à r = 0.80 pour J. bulbosus), reflétant des capacités de dispersion contrastées. Parmi les espèces étudiées, deux bénéficient d'un statut de protection nationale et font l'objet d'un Plan National d'Actions : L. dortmanna présente une situation critique avec une hétérozygotie quasi-nulle (He < 0.05), tandis que L. uniflora, malgré un FST brut modéré, révèle une différenciation normalisée parmi les plus élevées du réseau (F'ST = 0.72).
L'analyse des corrélations espèces-diversité génétique (SGDC) révèle une dépendance d'échelle marquée : l'absence quasi-généralisée de la corrélation à l'échelle locale (α-SGDC) contraste avec l'émergence de corrélations robustes à l'échelle régionale (β-SGDC) pour les huit. Chez B. ranunculoides et S. pungens, les seules espèces présentant des SGDC significatives aux deux échelles, la corrélation est entièrement liée aux facteurs environnementaux (surface lacustre, connectivité hydraulique, couvert naturel), démontrant que richesse spécifique et diversité génétique répondent parallèlement aux mêmes gradients sans corrélation direct. L'absence de corrélation entre coefficients α-SGDC et β-SGDC suggère que processus démographiques locaux et contraintes de dispersion régionales structurent la biodiversité de manière largement découplée.
Cette thèse démontre que limitation de dispersion et filtrage environnemental agissent conjointement pour structurer la biodiversité des lacs côtiers aquitains. La conservation des habitats d’intérêt communautaire 3110 nécessite une approche équilibrée combinant gestion locale de la qualité d'habitat (maintien de l'oligotrophie et limitation des perturbations anthropiques) et gestion régionale de la connectivité fonctionnelle, avec une attention particulière pour L. dortmanna (espèce parapluie génétiquement appauvrie) et L. uniflora (populations fortement différenciées nécessitant une gestion distincte).
Mots-clés : Macrophytes ; SGDC, Connectivité ; Multi-espèces ; Isoétides ; Fragmentation ; Littoral aquitain.
 
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English summary

Genetic and species diversity correlations in isoetid communities of Aquitanian shallow lakes

The isoetid communities of oligotrophic coastal lakes in Aquitaine constitute ecosystems unique at the European scale, harbouring sensitive habitats listed under the Habitats Directive (3110). These aquatic macrophyte communities, adapted to oligotrophic conditions, face increasing anthropogenic pressures: eutrophication, climate change, and invasive species. In this context, understanding the processes structuring their biodiversity represents a major challenge for their long-term conservation.
This thesis adopts an integrative approach combining community ecology and landscape genetics to disentangle the relative contribution of spatial and environmental processes in structuring taxonomic and genetic diversity. We developed microsatellite markers to characterise the genetic diversity of eight macrophyte species (Baldellia ranunculoides, Eleocharis multicaulis, Juncus bulbosus, Littorella uniflora, Lobelia dortmanna, Myriophyllum alterniflorum, Phragmites australis, Schoenoplectus pungens) across 27 stations distributed among four lakes of the Aquitaine coast (Carcans-Hourtin, Lacanau, Cazaux-Sanguinet, Parentis-Biscarrosse).
Our results reveal exceptionally high levels of genetic differentiation (mean FST 0.26-0.27), three to ten times higher than values typical of aquatic plants, indicating extremely limited gene flow between populations. Isolation by distance constitutes the dominant pattern, although its intensity varies strongly among taxa (from r = 0.10 for E. multicaulis to r = 0.80 for J. bulbosus), reflecting contrasting dispersal capacities. Among the species studied, two benefit from national protection status and are subject to a National Action Plan: L. dortmanna presents a critical situation with near-zero heterozygosity (He < 0.05), while L. uniflora, despite a moderate raw FST, reveals one of the highest standardised differentiation values in the network (F'ST = 0.72).
Analysis of species-genetic diversity correlations (SGDC) reveals marked scale-dependence: the near-complete absence of correlation at the local scale (α-SGDC) contrasts with the emergence of robust correlations at the regional scale (β-SGDC) for all eight species. In B. ranunculoides and S. pungens, the only species displaying significant SGDCs at both scales, the correlation is entirely mediated by environmental factors (lake surface area, hydraulic connectivity, natural land cover), demonstrating that species richness and genetic diversity respond in parallel to the same gradients without direct correlation. The absence of correlation between α-SGDC and β-SGDC coefficients suggests that local demographic processes and regional dispersal constraints structure biodiversity in a largely decoupled manner.
This thesis demonstrates that dispersal limitation and environmental filtering act jointly to structure biodiversity in Aquitaine coastal lakes. Conservation of habitats of community interest 3110 requires a balanced approach combining local habitat quality management (maintaining oligotrophy and limiting anthropogenic disturbance) and regional functional connectivity management, with particular attention to L. dortmanna(a genetically depauperate umbrella species) and L. uniflora (highly differentiated populations requiring distinct management).
Keywords: Macrophytes; SGDC; Connectivity; Multi-species; Isoetids; Fragmentation, Aquitanian coast.