Biodiversity patterns of marine planktonic dinoflagellates at a global scale
Patrons de biodiversité à l'échelle globale chez les dinoflagellés planctoniques marins
Résumé
Dinoflagellates are a complex group of protists with a variety of morphologies, physiologies, and life cycles that gives them a strong capacity to adapt to all aquatic environments (marine and freshwater) and habitats (pelagic and benthic) while making it difficult to study their diversity and ecology. The objective of this thesis was to search for global biodiversity patterns and community structure of marine pelagic dinoflagellates across the world's oceans. A morphogenetic sampling protocol, covering the entire dinoflagellate size spectrum and a significant fraction of their spatio-temporal variability, was developed (Tara Oceans). Various tools for automatic analysis of high-throughput data were tested. Diversity, relative abundance and geographical distribution of the genus Neoceratium were evaluated by FlowCAM in the Mediterranean Sea. A study of the structure of dinoflagellate biodiversity was conducted by metabarcoding with the V9 18S rDNA fragment. Building a database of rDNA reference sequences (DinR2) allowed the taxonomic assignment of environmental metabarcodes. The metabarcoding approach reveals a remarkable and unexpected diversity of pico-dinoflagellates (<5μm) and demonstrates that, regardless of the studied ecosystem and the sampling period, abundance of different dinoflagellate orders mainly depends on the size fraction sampled (pico-, nano-, micro- and meso- plankton). Structuring of dinoflagellate communities in different size fractions of the photic zone had a relationship with a set of environmental factors, which opens promising avenues for future research.
Les dinoflagellés forment un groupe complexe de protistes avec une grande diversité de morphologies, physiologies, et cycles de vies qui leur confèrent une forte capacité d'adaptation à l'ensemble des milieux (marins et dulçaquicoles) et habitats (pélagiques et benthiques) aquatiques rendant difficile l'étude de leur diversité et de leur écologie. L'objectif de cette thèse a été la recherche de patrons globaux de biodiversité et de structuration des communautés de dinoflagellés pélagiques marins à l'échelle planétaire. Un protocole d'échantillonnage morphogénétique, couvrant la totalité de leur spectre de taille et une partie importante de leurs variabilités spatio-temporelles, a été développé (Tara Oceans). Divers outils d'acquisition automatique à haut débit des données ont été testés. La diversité, l'abondance relative et la distribution géographique des espèces du genre Neoceratium ont été évaluées en mer Méditerranée par FlowCAM. Une étude de la structuration de la biodiversité a été réalisée par metabarcoding de l'ADNr 18S (fragment V9). La construction d'une base de séquences ADNr de référence (DinR2) a permis l'assignation taxonomique des metabarcodes environnementaux. L'approche par metabarcode révèle une diversité remarquable et insoupçonnée des pico-dinoflagellés (<5μm) et que, indépendamment de l'écosystème étudié et de la période d'échantillonnage, l'abondance des différents ordres dépend essentiellement de la taille (pico-, nano-, micro-, et meso-plancton). La structuration des communautés de dinoflagellés de différentes fractions de tailles de la zone photique a été confrontée à certains facteurs environnementaux ouvrant des pistes de recherche prometteuses.
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