Thèse Climats et Biodiversité Passés de la Guyane - Apport de l'Adn Sédimentaire en Milieu Équatorial H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Laboratoire de recherche : ISEM - Institut des Sciences de l'Evolution -Montpellier
Direction de la thèse : CHRISTELLE TOUGARD ORCID 0000000265250698
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

La dynamique passée de la biodiversité est essentielle pour comprendre les réponses écologiques aux changements environnementaux actuels, en particulier lorsque la période étudiée constitue un analogue pertinent du climat actuel, comme le dernier interglaciaire, et que la majorité des spécimens sont assignables à des espèces encore vivantes. Si la Guyane présente aujourd'hui une forte biodiversité, son histoire biologique demeure largement méconnue. Malgré des conditions peu favorables à la fossilisation, des travaux menés depuis 2016 ont permis de collecter et d'étudier de nombreux vestiges fossiles marins et terrestres dans quelques localités guyanaises.
Compte tenu du caractère rare et précieux de ce registre, une approche exploratoire, non invasive/non destructive a été privilégiée afin de caractériser la biodiversité passée. Elle combine métabarcoding et séquençage haut débit pour extraire des séquences d'ADN ancien à partir de sédiments. Les tests préliminaires sont encourageants : environ 70 unités taxonomiques opérationnelles (plantes et vertébrés) ont été identifiées dans la section d'Atouka, couvrant les 20 000 dernières années, depuis le dernier maximum glaciaire. L'ADN sédimentaire ancien apparaît ainsi comme une méthode prometteuse pour révéler la présence ancienne de taxons végétaux et animaux en milieu équatorial, et pour combler les lacunes d'un registre fossile particulièrement insaisissable en Guyane.
Les étapes de laboratoire et les analyses bioinformatiques reposeront sur des protocoles déjà éprouvés par l'équipe. Les ADN intracellulaire et extracellulaire seront extraits dans des salles blanches dédiées à l'ADN ancien (IGFL/PSI) à partir de sédiments prélevés à Crique Serpent (2017), Atouka et Sinnamary (2021), ainsi qu'à Rémire (2025). Une PCR en deux étapes permettra l'amplification de marqueurs mitochondriaux (12S, 16S), chloroplastiques (trnL) et nucléaires (ITS2, 18S), avant séquençage sur plateforme Illumina. Le traitement bioinformatique reposera sur un pipeline DADA2/BLAST+. La caractérisation des milieux d'enfouissement sera réalisée par des analyses physico-chimiques et pédologiques menées sur nos plateformes analytiques et dans des unités partenaires.
La thèse poursuivra trois objectifs : (i) reconstituer la biodiversité passée (125 000 à 200 ans) de la Guyane par des approches non invasives afin de comprendre la dynamique des organismes et des écosystèmes (extinctions, dispersions, recolonisations) face aux alternances glaciaires et interglaciaires ; (ii) comparer ces données avec des proxies paléoenvironnementaux classiques (datations géochimiques, analyses carpologiques et palynologiques) ; (iii) évaluer le potentiel de préservation des proxies moléculaires et des vestiges fossiles par une caractérisation géochimique et microbiologique des sédiments.
Ce projet vise à créer une synergie entre métabarcoding et paléontologie, et à tester leur déploiement combiné en contexte équatorial et tropical, afin de guider de futures explorations. Il devrait permettre d'identifier des organismes absents des archives paléoenvironnementales de Guyane en raison de biais taphonomiques ou de limites d'identification morphologique, et de documenter pour la première fois certains taxons éteints des Guyanes, notamment des représentants de la mégafaune mammalienne sud-américaine disparue entre 8 000 et 12 000 ans.

Malgré des conditions largement défavorables à la fossilisation en Guyane, les travaux réalisés dans cette région depuis 2016 ont permis de collecter et d'étudier plusieurs dizaines de milliers de fossiles marins et continentaux dans une paire de localités guyanaises. Cependant, du fait du caractère exceptionnel et précieux de ce registre fossile, une technique d'échantillonnage plus exploratoire et non invasive / non destructive a été envisagée pour caractériser la biodiversité passée de cette région. Cette approche combine metabarcoding et séquençage haut-débit pour récupérer des séquences d'ADN à partir de sédiments anciens. Les tests préliminaires ont donné des résultats prometteurs, avec pas moins de ~70 unités taxonomiques fonctionnelles (plantes et vertébrés) reconnues dans une localié (Atouka), couvrant les derniers 20000 ans (c'est-à-dire à partir du dernier maximum glaciaire).
De plus, ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre de l'ANR PHENOMENA (PI Pierre Olivier Antoine) et dans la continuité du projet PASTeDNA (PI Christelle Tougard) financé par le labex CEBA.

Le projet de thèse aura trois objectifs principaux: (i) caractériser la biodiversité (faune et flore) passé (125 000 - 200 ans) de la Guyane par des approches novatrices, non invasives/non destructives afin de comprendre la dynamique des organismes et des écosystèmes (extinctions/dispersions/retours) en réponse aux changements climatiques globaux (interglaciaires et glaciaires); (ii) replacer ces informations dans un contexte plus global en les croisant avec des proxies paléoenvironnementaux «classiques» (datations géochimiques, analyses carpologiques et palynologiques) ; (iii) obtenir des informations sur le potentiel de préservation des proxies moléculaires et des vestiges fossiles par la caractérisation géochimique et microbiologique des milieux d'enfouissement.

Toutes les étapes du travail de laboratoire et des analyses bioinformatiques seront réalisées en utilisant des approches déjà testées par notre équipe. Les ADN intracellulaire et extracellulaire seront extraits dans un laboratoire dédié à l'extraction d'ADN ancien (salles blanches confinées, IGFL/PSI) à partir de sédiments échantillonnés à Crique Serpent (2017), Atouka et Sinnamary (2021), et à Rémire (2025). Une méthode PCR en deux étapes sera utilisée pour réaliser l'amplification des marqueurs moléculaires mitochondriaux (12S, 16S), chloroplastiques (trnL) et nucléaires (ITS2, 18S), et finaliser la construction des librairies. Celles-ci seront séquencées sur plateforme Illumina, et un pipeline DADA2 / BLAST+ sera utilisé pour le traitement bioinformatique des données produites en utilisant des bases de données de références établies par l'équipe. Une caractérisation fine du milieu d'enfouissement sera obtenue par une combinaison d'analyses physico-chimiques et pédologiques disponibles au sein de nos plateformes analytiques et dans des unités partenaires.