Anthropogenic disturbance and evolutionary parameters: a lemon shark population experiencing habitat loss

1. Anthropogenic disturbance and evolutionary parameters:a lemon shark population experiencing habitat loss By Joseph D.DiBattista, Kevin A. Feldheim, Dany Garant, Samuel H. Gruber and Andrew P. Hendry, 2010fromEvolutionary Applications ISSN 1752-4571 BENKARA Elsa, RUIZ César & SAMACOITS Maxime

2. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Théorie Sélection Naturelle • Mutations • Migrations • Dérive • Système • de reproduction « Human impacts that reduce population size and increasingly isolate populations may increase genetic drift and thereby reduce genetic variations » (DiBattista, Conserv Genet 2008. 9:141-156) Variations génétiques PERTURBATION • Fragmentation et réduction de la taille de la population • Perte d´habitats • Sélection plus forte RÉDUCTION DE LA VARIATION GÉNETIQUE DANS LA POPULATION La présente étude évalue la variation génétique d´une population de requins citron (Negaprionbrevirostris) face à une perturbation anthropique (la perte d´habitat)

3. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Population étudiée Negaprionbrevirostris Viviparité, polyandrie, philopatrie (mangrove) Forte dépendance aux nurseries : protection et nourriture Pas de contrôle parental Maturité sexuelle après 13 ans, durée de vie d’environ 20 ans

4. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Site d´étude AVANT APRES Iles Bimini (Bahamas) N

5. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Echantillonnage et Carte d’identité génétique • Capture d’environ 99% des juvéniles (≈ 250 entre 21 Mai et 25 Juin) • Les requins sont mesurés (du museau jusqu’à la fosse précaudale en mm = PCL), pesés (en kg), et taggés • Quand un requin est recapturé, un taux de croissance est calculé (en cm.a-1), ainsi que le taux de mortalité (proportion de juvéniles non recapturés) • Extraction de l’ADN à partir de tissu de nageoire • Analyse des microsatellites • Deux types d´outils sont utilisés : la génétique des populations et la génétiquequantitative - Reconstruction des génomes adultes et juvéniles - Liens de parentés entre juvéniles - Identification du nombre d’adultes reproducteurs (contribuant aux changements de la variance génétique)

6. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Génétique des populations / Génétique quantitative / Sélection • Comparaison des requins échantillonnés avant la perturbation (1995-2000) et après (2001-2007): calculs de l’hétérozygotie , du FST et de la richesse allèlique • La variation génétique quantitative est représentée par les variations phénotypiques soumises à la sélection (ici la taille et le poids). Cette variance phénotypique (Vp) résulte de la variance additive (Va) et résiduelle (Vr) ainsi que des effets maternels (Vm) • Sélection naturelle est mesurée via la fitness et les traits phénotypiques des juvéniles (analyse des cohortes jusqu’à 2005 car à partir de 3 ans après la première capture, on estime l’individu mort s’il n’est pas recapturé)

7. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Nombre de femelles reproductrices Nombre de mâles reproducteurs Année Année • ↗nombre d’adultes reproducteurs après la perturbation

8. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Richesse allèlique moyenne Taux de mortalité Nouveau-nés Age 1 Cohorte Année • variation du taux de mortalité • ↗ diversité génétique

9. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion • ↗ des différents paramètres après la perturbation (ici h2 = héritabilité)

10. Introduction Matériels et méthodes Résultats Discussion Conclusion Sélection différentielle (pour la masse) Fitness absolue Age 1 Nouveau-nés Taux de croissance (cm.a-1) Année d’échantillonnage • ↗ de la fitness • Inversement de la sélection, les individus plus grands et donc plus gros sont avantagés

11. But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion D’après certains auteurs: Lowe et al. (2005): Théoriquement, la dégradation de l’habitat entraine : une érosion de la variation génétique et une ↗ de la divergence inter-populations. A long termes, cela entraine une ↘ de la capacité des populations à répondre aux pressions environnementales. McClure et al. (2007): La mise en place de barrages ↘ diversité génétique. La perte d’habitat va altérer les trajectoires évolutives des populations bactériennes.

12. But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Hypothèses • Augmentation du nombre de reproducteurs et taux de mortalité : • Perte de nurserie => pas d’impact négatif sur la survie des adultes. • Mais pourquoi continuent-ils à venir se reproduire sur ce site? • Forte philopatrie? (Part, 1994; Travis & Dytham, 1999). • Augmentation du nombre de mâles migrants? • Le fait que le taux de mortalité des juvéniles revienne à la normale quelques années après signifie peut-être qu’ils ont une forte résilience • Augmentation de la variation génétique neutre: • Liée à l’augmentation du nombre d’adultes reproducteurs (≠ du site de contrôle) • Le flux de gènes se fait grâce aux mâles immigrants => La migration permet le maintien de la diversité génétique au sein de la population • Echelle de temps trop courte?Maturité sexuelle tardive, longues générations : effet tampon? (Lowe & al, 2005)

13. But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Hypothèses • Augmentation de la variation génétique additive et des effets maternels: • ↗variabilité adaptative liée à l’augmentation du nombre d’adultes reproducteurs? Exemple de migrations entre des populations ayant un régime de sélection différent = arrivées de nouveaux traits morphologiques (Feldheim et al. 2001) • -L’augmentation significative des effets maternaux n’est pas surprenante: longue gestation + aucun contrôle parental chez les requins citrons (Charmantier & Garant, 2005) • Changement du sens de la sélection: • Si la sélection agissait toujours dans le même sens => les mêmes allèles seraient toujours sélectionnés et persisteraient dans la population • -Avant la perturbation: les petites tailles étaient favorisées • -Après perturbation: tendance inversée => sélection divergente • → Dans ce cas là, les perturbations permettent une persistance de la diversité génétique

14. But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion Critiques & Ouverture • Nécessité d’une étude à long terme. Il est peut-être trop tôt pour voir une diminution de la diversité génétique • Résultats parfois peu significatifs • La sélection a-t-elle changée aussi dans d’autres nurseries? Une seule nurserie de contrôle n’est pas suffisante • Autres perturbations?Naturelles (ouragan, tempête tropicales) ou anthropiques (surpêche, déchets domestiques) • L’étude à l’aide de marqueurs mitochondriaux aurait été intéressante, les variations de la taille de la population auraient été plus visibles • Nécessité d’une étude plus approfondie des mouvements migratoires de l’espèce • → Hypothèse de la perturbation intermédiaire (IDH)? ( D’après Cours Master Océanographie UE 227 Charles F. Boudouresque, 2011)

15. But de l’étude Méthodes Résultats Discussion Conclusion • Cela fait seulement quelques années que la génétique est utilisée comme un marqueur des effets d’une perturbation sur les espèces => nécessité d’en savoir plus sur l’écologie des espèces, leur génétique et les interactions qu’elles ont avec leur habitat • Plus la diversité génétique est grande et plus la population aura une forte capacité d’adaptation. Ainsi le changement dans le régime de sélection et dans la diversité génétique peuvent affecter la capacité d’un taxon à répondre à des perturbations futures

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