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Rapid Response of a Marine Mammal Species to Holocene Climate and Habitat Change

De Bruyn M, Hall BL, Chauke LF, Baroni C, Koch PL, et al.2009

Fluctuations et perturbations naturelles et anthropiques, des écosystèmes marins

GUELAI NeilaSCHWARTZ Céline SUEZ Marie 770 km

N

2Figure 1 : cycle annuel des éléphants de mer adultes

But : étudier l’impact d’un changement climatique sur la distribution d’une espèce.

Mirounga leonina:

Fidélité aux colonies de reproductionPolygyneDimorphisme sexuelDistribution circumpolaire

INTRODUCTION I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSION

SEaOS

3

1100 km

N

Figure 3 : localisation géographique des sites des colonies de Mirounga leonina (modifiée)

Figure 2 : Fluctuations des températures au cours de l’Holocène (< -11000 a) (modifiée)

Déplacement des glaces avec les fluctuations des températures moyennes terrestres

Victoria Land Coast (VLC): colonie ancienne de Mirounga leonina

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

Dansgaard et al.,(1969)

4

1100 Km

• Hypothèse : la colonie de VLC (Victoria Land Coast) aurait été fondée depuis la colonie de MQ (Macquarie Island) et quelques éléphants de mer à partir de la population en déclin de VLC seraient retournés en MQ

• Etude sur un marqueur de l’ADN mitochondrial

• Analyse d’ADN ancien et récent

N

Figure 4 : localisation de VLC et MQ

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

5

SG

PV

HD

EI

FL

MA VLC

MQ

Figure 5 : réseaux représentant les relations entre les haplotypes de l’ADN mitochondrial ancien et récent. Une branche représente une mutation (données de l’auteur)

Deux groupes distincts malgré une faible divergence

Un haplotype partagé entre VLC et MQ

Expansion récente de MQ

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

6

VLC (-1501 à -3000 ans)

VLC (-1500 à -270 ans)

VLC ( > à -3000 ans)

MQ

MQ

VLC

Figure 6 : Réseaux des relations entre les haplotypes de Macquarie Island (MQ) et Victoria Land Coast (VLC) récents, anciens et intermédiaires. (une branche représente une mutation)

VLC dégroupée en fonction de l’âge des échantillons:- Récent : -270 ans à -1500 ans- Intermédiaire : -1501 à -3000 ans- ancien : au-delà de -3000 ans

Haplotype intermédiaire partagé entre VLC et MQ, argument pour un retour en MQ lors du déclin de VLC

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

7

Nombre d’individus : N

Nombre d’haplotypes : h

Diversité haplotypique : Hd

Fs de Fu : Fs D de Tajima : D

VLC 223 177 0.996 -323.00 -1.66       p < 0.01  

MQ 49 23 0.915 -0.11 0.88       p = 0.13  

Tableau 1 : Figure 8 : courbe de disparité pour la

colonie de MQ (modifiée)

Observation d’un goulot d’étranglement pour Victoria Land Coast

Rejet de l’hypothèse mutation-dérive pour Victoria Land Coast (serral, 2006)

Test de Fu significatif pour VLC : atteste d’une expansion de population

Figure 7 : courbe de disparité pour la colonie de VLC (modifiée)

Tableau 1 : résultats des tests statistique de Fu et de Tajima pour les populations VLC et MQ (modifié)

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

8

ADN ancien apporte des informations supplémentaires :- Sur les fluctuations de la taille efficace- Sur les fluctuations de la répartition

Limite de l’ADN ancien :- Séquences courtes- Restreint l’étude à l’ADN mitochondrial

Utilisation de l’ADN mitochondrial :- Information limité aux femelles- Hypothèse: seul le marqueur est soumis à la sélection

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

9

Molecular Population Genetics of the Southern Elephant Seal Mirounga leonina (Slade R.W, et al.,

1998)

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

• Étude mitochondriale et nucléaire pour montrer que la sélection n’a pas joué un rôle important dans la variation génétique dans les régions de gènes analysées

• Données de l’ADN nucléaire et mitochondrial sont concordantes

• Plus fort flux de gènes via les mâles

• Hypothèse : les différents modèles de croissances sont déterminés par le milieu

soutenueSEaOS

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• Les fluctuations de températures ont influencé la distribution géographique des populations

• Les analyses tendent à établir une relation génétique entre VLC et MQ

• Toutefois, pas de preuve que MQ soit l’ancêtre de VLC

• Compléter les études avec microsatellites• Intéressant de confirmer les résultats d’ADN

mitochondrial ancien par des études d’ADN nucléaire ancien

I. Influence du climat 2. Analyses statistiques 3. Analyses critiques CONCLUSIONINTRODUCTION

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RemerciementsMerci a Mark de Bruyn pour avoir répondu à nos questions avec précision et rapidité

Merci a Mr Aurelle pour ses explications, et sa patience

Merci aux chercheurs du Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement : J. Chappellaz, J. Savarino, C. Ritz, ainsi qu’à G. Durand (jeune chercheur au LGGE)

Un petit merci aux éléphants de mer qui sont au service de l'océanographie opérationnelle (Christophe Guinet, 2004)

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MERCI DE VOTRE ATTENTION

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Références bibliographiques• Dansgaard W, Johnsen SJ, Moller J (1969) One thousand centuries of

climatic record from Camp Century on the Greenland Ice Sheet. Science v. 166(3903), pp.377-381.

• Guinet C. Les éléphants de mer sondent l'océan Austral (2004) http://www.mercator-ocean.fr/html/actualites/news/actu_elephant_fr.html, avril 2011

• Mammoth Genome Project Pennsylvania State University http://rw.mammoth.psu.edu/gallery.html, mars 2011

• SEaOS (Southern Elephant Seals as Oceanographic Samplers) http://biology.st-andrews.ac.uk/seaos/index.html , mars 2011

• Serra JL, Génétique des populations, ed. Dunod 2006 (267) : p.239-264

• Slade RW, Moritz C, Hoelzel AR, Burto HR (1998) Molecular Population Genetics of the Southern Elephant Seal Mirounga leonina. Genetics, Vol. 149, 1945-1957

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Diapo questions

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Paramètre IM(Étudie divergence au cours du temps et le flux de gène dans un sens ou dans

l’autre)Ces graphes représentent les distributions de probabilité pour les estimations de certains paramètres à partir de méthodes probabilisites. Le premier graphe indique par exemple le temps de séparation des populations: la valeurs la plus vraisemblable est aux alentours de 6000 YBP mais avec une incertitude qui va de 5000 à 8000 environ.

Valeur la plus probable

Marge d’erreur

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Temps dernier ancêtre commun

Figure S3BEAST output of Time-to-Most-Recent-Common-Ancestor (TMRCA) estimates (YBP). For: all modern populations grouped (besides Macquarie Island) (blue), Macquarie Island (MQ - yellow), and Victoria Land Coast (VLC - red).

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Φst significatif si <0,15moyenne différentiation si Φst entre 0,15 et 0,20

Age %TMRCA N S h Fs D ST

MQ 0 N/A 48 23 16 -0.11; P=0.13 0.88; P>0.10 N/A

VLC All 270-7,087 58.1 223 91 177 -323.00; P<0.01 -1.66; P>0.05 0.17

VLC 1000 938-1,148 1.8 16 37 16 -8.707; P<0.01 -0.63; P>0.10 0.13

VLC 2000 1,958-2,300 2.9 18 28 16 -7.767; P<0.01 -0.72; P>0.10 0.16

VLC 3000 2,963-3,363 3.4 23 36 23 -17.72; P<0.01 -0.80; P>0.10 0.19

VLC 4000 4,047-4,589 4.6 11 20 11 -5.625; P<0.01 -0.23; P>0.10 0.23

VLC 5000 4,939-5,367 3.6 16 24 14 -5.921; P<0.01 -0.42; P>0.10 0.22

Table S3: Parameter comparisons against chronology subsets for VLC. ST = pairwise estimate between MQ and VLC ‘subset’. % TMRCA = subset age interval (%) relative to

the time-to-most-recent-common-ancestor of the VLC sample (estimated at 11,740 YBP in BEAST)

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• Les éléphants de mer sondent l'océan Austral • Par Christophe Guinet, Chargé de recherche au

CEBC-CNRS (Centre d'Etudes Biologiques de Chizé)Pour cela, trois principaux sites de reproduction sont étudiés : l'un en Georgie du sud où la population a toujours été stable, un autre à Kerguelen-Heard où elle s'est stabilisée après une forte période de déclin et un troisième site à l'Ile Macquarie où elle diminue toujours.