Thèse Hybridation et Variations Structurales Comme Mécanismes d'Adaptation aux Environnements Portuaires Anthropisés chez les Animaux Marins 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 : Nicolas BIERNE ORCID 0000000318563197
Début de la thèse : 2026-11-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

Les écosystèmes portuaires constituent des environnements fortement anthropisés soumis à des pressions de sélection intenses et répétées. Ils offrent un cadre privilégié pour étudier les mécanismes d'adaptation rapide chez les organismes marins. Ce projet doctoral vise à déterminer dans quelle mesure l'hybridation et les variations structurales participent à l'émergence de génomes adaptés à ces milieux. L'étude portera sur trois modèles biologiques proliférant dans les ports: les moules Mytilus sp., l'huître Magallana gigas et le tunicier Ciona intestinalis. À partir d'analyses comparatives entre populations portuaires et naturelles, le projet combinera génomique à l'échelle du génome entier, caractérisation des variations structurales, intégration de données phénotypiques et environnementales, et modélisation théorique de la sélection multigénique. L'objectif est de comprendre comment les environnements portuaires modifient les architectures génomiques et les dynamiques évolutives, et d'évaluer le rôle respectif de l'introgression et des variations structurales dans l'adaptation aux paysages marins anthropisés.

Les ports constituent des environnements fortement anthropisés caractérisés par des pressions de sélection intenses et multifactorielles (pollution, fluctuations physico-chimiques, modifications des communautés biologiques, introductions répétées via le trafic maritime). Ces milieux représentent des systèmes répliqués permettant d'étudier l'évolution contemporaine. Chez de nombreux animaux marins, et en particulier chez les bivalves, les environnements portuaires favorisent des contacts secondaires entre lignées divergentes, générant hybridation et introgression. Par ailleurs, leurs génomes sont riches en variations structurales, notamment en duplications polymorphes et en polymorphismes de présence/absence, susceptibles de jouer un rôle majeur dans l'adaptation rapide. Toutefois, la contribution relative de l'hybridation et des variations structurales à l'adaptation aux milieux portuaires reste largement méconnue. Pour ce projet nous avons d'une part choisi deux espèces pour lesquelles nous avons de bonnes preuves préliminaires d'un syndrome de portuarisation, les moules Mytilus sp. (Simon 2019 ; Simon et al. 2020) et les ascidies Ciona intestinalis (Le Moan et al. 2022, Fraïsse et al. 2022). Le petit génome de C. intestinalis se prête à l'étude des variations structurales par séquençage long-reads pour un coût abordable. D'autre part nous avons choisi une espèce dont nous connaissons bien l'histoire des invasions et des métissages (Gagnaire et al 2018) et qui présente un polymorphisme de présence/absence et de duplication très important (Qi et al. 2023), l'huître du Pacifique Magallana gigas. Ces espèces sont des systèmes d'étude de l'équipe et, par conséquent, pour lesquels nous avons une expertise. Les trois espèces ont des traits communs : ce sont des organismes sessiles qui vivent sur des substrats artificiels durs dans les ports et sur des substrats rocheux dans la nature. Ce sont des espèces bentho-pélagiques, présentant un stade larvaire pélagique de courte (tuniciers) ou longue (mollusques) durée, assurant la dispersion. Elles peuvent également être transportées par les activités humaines (sur la coque des navires ou dans le ballast). Dans les ports, elles forment des populations denses. Ce sont des espèces introduites dans les ports à l'échelle mondiale.

Objectif
L'objectif général de cette thèse est d'évaluer le rôle de l'hybridation et des variations structurales dans l'adaptation des espèces marines aux environnements portuaires anthropisés.
Ce projet testera les hypothèses suivantes :
H1. L'hybridation et les variations structurales constituent des voies évolutives préférentielles de l'adaptation aux environnements portuaires, en favorisant l'émergence et la stabilisation de combinaisons alléliques multigéniques adaptées.
H2. Les populations exposées aux environnements portuaires répondent à des pressions de sélection contrastées aux niveaux génotypique et phénotypique, entraînant une modification des paysages de fitness entre habitats naturels et habitats portuaires.
H3. La structure en mosaïque des paysages marins anthropisés favorise l'adaptation convergente entre ports et la réutilisation de variants génétiques partagés, notamment via l'introgression.
H4. Les populations portuaires développent un ensemble de traits adaptatifs spécifiques (« syndrome de portuarisation ») susceptibles d'avoir des conséquences évolutives pour les populations naturelles connectées, en modifiant les flux génétiques et les trajectoires adaptatives.

Les trois espèces du projet seront étudiées dans quatre ports atelier à savoir : Dunkerque, Dieppe, Fécamp et Le Havre. Des comparaisons seront réalisées entre populations situées à l'intérieur et à l'extérieur de ces sites. Les analyses reposeront sur :
- le séquençage et l'analyse de génomes entiers [shotgun pour les moules, linked-read sequencing (librairie haplotagging) pour les huîtres, et nanopore long-reads pour les ciones]
- la caractérisation fine des variations structurales à l'aide de technologies linked-read et long-reads (seulement pour les huîtres et les ciones).
- l'intégration de données phénotypiques (profilage d'expression) et environnementales
- des approches de corrélations génétique-phénotype et génétique-environnement
- des simulations d'un modèle de sélection multigénique (modèle géométrique de Fisher, Simon et al. 2018) afin d'explorer les dynamiques évolutives dans un paysage structuré.
Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR DockEvol. Les données de séquençage de génome sont dores et déjà acquises. Le travail consistera principalement en de l'analyse de données, du travail théorique et rédactionnel.