Stage de Master 2 au Muséum National d - MAG' SITE

Master 2, Océanographie et Environnements Marins, option
Ecologie moléculaire et génétique des populations marines,
Paris IV
Rapport de stage de Master 2
Année universitaire 2005-2006
Lien entre endémisme et développement larvaire en milieu
marin. Le cas des gastéropodes des monts sous marins
de la ZEE de Nouvelle Calédonie
Magalie Castelin
Responsable de stage :
Sarah Samadi
UMR 7138 « Systématique Adaptation Evolution »
Pierre Lozouet
USM 602 « Taxonomie et Collections »
Département Systématique et Evolution
Muséum National d’Histoire Naturelle

Remerciements
Je remercie tout d’abord Simon Tillier pour son accueil au Service de Systématique et
Moléculaire, ainsi que Philippe Bouchet de m’avoir accueilli au sein du laboratoire de
Taxonomie et Collection.
J’adresse mes plus grands remerciements à Sarah Samadi et Mari- Catherine Boisselier, qui
m’ont grandement fait progresser tant en science qu’en relation humaine
Je tiens à remercier Josie, pour son aide précieuse dans la réalisation de mon travail et pour
ces conseils en méthodologie moléculaire
Grand merci également à Julien et Nicolas pour leur encadrement et leur patience
Je tiens à remercier toute l’équipe de malacologie du BIMM et particulièrement Pierre
Lozouet pour l’identification des coquilles et ses conseils pour la bibliographie
Je remercie Delphine pour sa disponibilité et son aide pour et la réalisation des
photographies et des cartes géographiques
Merci à tout le corps enseignant du Master OEM pour la richesse et la qualité des
enseignements dispensés
Je remercie également mes correcteurs Eric Thiébault et Frank Gentil d’avoir accepté de
corriger mon stage de fin d’étude.

SOMMAIRE
1 INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 4
2 MATERIEL ET METHODES ................................................................................................................... 8
2.1 CADRE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE ...................................................................................... 8
2.2 COURANTOLOGIE.................................................................................................................................. 9
2.3 MATERIEL BIOLOGIQUE ET STRATEGIE DU SOUS-ECHANTILLONNAGE................................................... 9
2.3.1 Espèces non-planctotrophes à développement larvaire encapsulé ................................................. 9
2.3.2 Espèces planctotrophes................................................................................................................. 11
2.3.3 Espèces non-planctotrophes lécithotrophes.................................................................................. 12
2.4 ANALYSES MOLECULAIRES ....................................................................................................... 12
2.4.1 Extraction des ADN totaux............................................................................................................ 12
2.4.2 Amplification et séquençage.......................................................................................................... 13
2.4.3 Nettoyage et alignement des séquences......................................................................................... 13
2.5 ANALYSE DES DONNEES ............................................................................................................. 13
2.5.1 Barcode et arbres de distances ..................................................................................................... 14
2.5.2 Diversité haplotypique des espèces............................................................................................... 14
2.5.3 Analyse de la structure des populations........................................................................................ 15
2.5.4 Distribution bathymétrique des haplotypes................................................................................... 16
2.5.5 Distribution spatiale des haplotypes ............................................................................................. 16
3 RESULTATS ............................................................................................................................................. 17
3.1 LES ESPECES NON-PLANCTOTROPHES ................................................................................................. 17
3.1.1 Le genre Nassaria ......................................................................................................................... 17
3.1.2 Le genre Alcithoe .......................................................................................................................... 19
3.1.3 Le genre Cancellopollia................................................................................................................ 20
3.1.4 Le genre Chicoreus ....................................................................................................................... 20
3.2 LES ESPECES PLANCTOTROPHES.......................................................................................................... 21
3.2.1 Le genre Bursa .............................................................................................................................. 21
3.2.2 Le genre Sassia ............................................................................................................................. 22
3.3 LES ESPECES LECITHOTROPHES........................................................................................................... 23
3.3.1 Le genre Bolma ............................................................................................................................. 23
4 DISCUSSION............................................................................................................................................. 27
4.1 BARCODE ET ALPHA-TAXONOMIE ...................................................................................................... 27
4.2 DISTRIBUTION GEOGRAPHIQUE, DISPERSION LARVAIRE ET ENDEMISME.............................................. 28
4.3 DISTRIBUTION DES ESPECES EN FONCTION DE LA PROFONDEUR.......................................................... 29
4.4 STRUCTURATION GENETIQUE ENTRE LES POPULATIONS ET PLANCTOTROPHIE .................................... 30
5 CONCLUSION.......................................................................................................................................... 32
6 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................... 33

1 INTRODUCTION
Actuellement, les monts sous-marins sont décrits comme des hot-spots de diversité
pour le milieu bathyal, autant pour leur richesse spécifique que pour l’originalité de leur faune
principalement constituée d’espèces nouvelles. Ces reliefs sous-marins attirent notamment
une abondante icthyofaune, pélagique et profonde, souvent inconnue des consommateurs, et
constituent des stocks de poissons importants pour l’économie locale. Compte tenu de
l’absence de ressources minérales dans leur domaine terrestre et de la surexploitation effective
des zones côtières peu profondes, les états insulaires polynésiens s’orientent ainsi vers des
activités de pêche plus au large, sur les pentes récifales externes et les monts sous-marins.
Plusieurs programmes de protection et de recherche de nouveaux stocks exploitables ont alors
été mis en place. La préoccupation actuelle au niveau des monts sous-marins de la Zone
Economique Exclusive (ZEE) de la Nouvelle-calédonie est de créer des zones de réserves
naturelles et des observatoires de pêche et d’aquaculture. Il importe d’augmenter nos
connaissances sur la biodiversité de ces milieux et sur sa structuration afin de mener une
réflexion pertinente sur les zones à protéger.
Les monts sous-marins sont des grandes structures volcaniques isolées ou groupées,
s’élevant, au minimum, à plus de 1000 m au dessus du plancher océanique. Ils sont séparés
des masses continentales par des bassins océaniques profonds. Par ailleurs, des phénomènes
hydrologiques particulier y sont associés (colonnes de Taylor) qui conduiraient à l’isolement
des populations. En effet, les courants qui rencontrent de tels obstacles topographiques le
contournent, ce qui génère un tourbillon stagnant en surface (White et Mohn, 2004) et donc la
rétention des particules (Rogers, 1994; Mullineaux et Mills, 1996). Ces deux caractéristiques
(habitat en mosaïque et rétention hydrologique) sont à l’origine de l’hypothèse de l’isolement
des populations des monts sous-marins ce qui a conduit Richer de Forges et al. (2000) à
proposer que les forts taux d’endémisme de la faune des monts sous-marins s’expliqueraient
de la même façon que dans le cas des biotopes insulaires terrestres. Dans le cas des biotopes
terrestres des archipels océaniques, l’endémisme et la richesse spécifique, qui y sont
généralement bien documentés, sont souvent expliqués par une accélération des processus
évolutifs due à la fragmentation des espèces en petites populations locales isolées les unes des
autres par d’importantes masses d’eaux (Barton, 1998).
Introduction 4

Dans le cas des monts sous-marins, la barrière aux flux de gènes serait due selon cette
hypothèse à la rétention larvaire dans la population où elles ont été émises. Dans leur étude,
36% de la macrofaune benthique est constituée d’espèces nouvelles qui n’ont jamais été
échantillonnées en mer ouverte ni sur les pentes continentales. De plus, la composition
faunistique de monts sous-marins proches est très différente, suggérant que ces rétentions
hydrologiques sont fréquentes au niveau des monts sous-marins.
Genin (2004) analyse les agrégations de poissons et de zooplanctons communément
observés au dessus des monts sous-marins comme résultant des phénomènes hydrologiques
qui y sont associés. Il met notamment en évidence que des phénomènes d’up-welling et des
effets liés au courant conduisent à augmenter la croissance des animaux résidents en
augmentant le flux de particules nutritives en suspension. Ces phénomènes concentrent les
particules nutritives provenant des eaux profondes, impliquant une augmentation de la
production secondaire.
L’association de l’isolement des populations (par rétention des larves) et de
l’augmentation de la productivité au dessus des monts sous-marins pourrait expliquer les forts
taux d’endémisme décrit dans la littérature et la forte diversité spécifique. Cependant, les
connaissances de la biodiversité marine, et particulièrement du benthos, ne permettent pas
d’exclure l’hypothèse selon laquelle l’endémisme mis en évidence ne soit du qu’à un biais
d’échantillonnage. En effet, Richer de Forges et al. (2000) montrent que la corrélation entre le
nombre d’espèces récoltées sur chaque site (monts sous-marins et pentes continentales) et le
nombre de stations échantillonnées sur ces sites n’atteint pas la saturation, permettant de
penser que toutes les espèces n’ont pas été trouvés. En outre, des études sur la diversité
spécifique des galathées de la ride de Norfolk (Samadi et al., 2006) ont montré qu’en dépit
d’une forte richesse spécifique pour cette famille de crustacés décapodes, aucune espèce
récoltée n’était endémique d’un mont sous-marin ou de la ride. Au contraire, toutes les
espèces récoltées sur la ride de Norfolk étaient connues des pentes continentales de l’île de la
Nouvelle-Calédonie. Cependant, pour un même effort de pêche, le nombre d’espèces
récoltées sur les pentes de l’île est trois fois moins important que sur un mont sous-marin. Ce
résultat suggère que les monts sous-marins de la ride de Norfolk sont bien des hot-spots de
diversité pour les Galatheidae, sans pour autant être une zone à fort taux d’endémisme.
La grande superficie (19000km²) et la diversité des biotopes de la Nouvelle-Calédonie
peuvent suffire à expliquer les différences de richesse spécifique observées avec les monts
sous-marins. La diversité observée sur les monts sous-marins doit donc être comparée avec un
milieu équivalent, telles que les pentes continentales et insulaires. Un échantillonnage
Introduction 5

ENCADRE 1: Les stratégies de développement larvaire chez les gastéropodes marins
De nombreux invertébrés marins présentent un cycle bentho-pélagique, caractérisé par
l’alternance d’une phase larvaire dispersive et d’une phase adulte benthique. Chez les
gastéropodes benthiques, on reconnaît deux stratégies de développement larvaire (Bouchet,
1987):
- le développement larvaire planctotrophe (la larve privée de réserves vitellines doit se
nourrir dans le plancton pour devenir compétente)
- le développement non-planctotrophe (la larve utilise les réserves énergétiques de
l’œuf). Ce dernier présente deux variantes :
(1) le développement encapsulé quand la métamorphose a lieu dans l’ootèque
(2) le développement lécithotrophe quand la larve, libre dans le plancton, n’a
pas besoin de se nourrir avant la métamorphose.
La protoconque est la partie de la coquille formée par la larve (et parfois par
l’embryon) avant le passage au stade de post-larve. La quantité de réserve disponible à la
larve, détermine sont niveau de planctotrophie, déterminant ainsi la taille et la structure de la
protoconque qui sont en relation avec la longueur de vie dans le plancton avant la
métamorphose de la larve. Ainsi les espèces ayant une larve planctotrophe ont une
protoconque multispirale, c'est-à-dire formée de plus de deux tours de spires. Les espèces à
larve non-planctotrophe ont une protoconque paucispirale, c’est à dire formée de 0,5 à 1,5
tours de spires. La téléoconque est secrétée par la post-larve puis par l’adulte pendant la vie
benthique. Le passage de la protoconque à la téléoconque est marqué par une discontinuité
qui marque la métamorphose et nous permet de faire des inférences sur la durée de la phase
planctonique.
La fécondation des Caenogasteropoda est interne, la dispersion est donc uniquement
assurée par le stade larvaire. L’oothèque, contenant les œufs, peut-être libérée dans la colonne
d’eau, « couvée » jusqu’à l’éclosion des larves ou fixée autour d’un substrat (algue,
phanérogame marine, rocher ou débris carbonatés).
Chez les Vetigasteropoda, il n’y a pas d’accouplement, les gamètes sont émis dans
l’eau où se produit la fécondation. Le développement est toujours non-planctotrophe et dure 3
à 4 jours au terme desquels la véligère se métamorphose en post larve rampante.
Le mode de développement larvaire n’est pas un caractère générique, (Vermeij et
Bouchet, 1998) il faut donc s’attendre à ce qu’il y ait de la variabilité entre les espèces d’un
même genre.

significatif dans ces deux zones permettra de discuter de la réalité de l’endémisme observé sur
les monts sous-marins.
Des campagnes récentes associées au programme Tropical Deep-sea Benthos,
réalisées dans le cadre d’une collaboration entre l’IRD (Institut de Recherche pour le
Développement) de Nouméa (Nouvelle-Calédonie) et le MNHN (Muséum National d’Histoire
Naturel de Paris), ont permis la prospection de 25 monts sous-marins présents dans le sudouest
de l’océan Pacifique et l’échantillonnage de nombreux groupes taxonomiques à large
échelle spatiale. Ces échantillons vont permettre ; (i) de tester l’hypothèse d’endémisme
couramment associée aux monts sous-marins ; (ii) de mesurer le niveau de diversité
spécifique des populations d’un mont sous-marin relativement aux pentes insulaires.
Si l’endémisme des monts sous-marins est lié à un isolement des populations résultant
de phénomènes hydrologiques, toutes les espèces quelles que soient leurs capacités de
dispersion devraient présenter des flux de gènes réduits. Dans le cas contraire (absence de
barrière physique), le niveau de structuration des populations doit pouvoir être mis en relation
avec les capacités de dispersion. Les gastéropodes marins, présentent une grande diversité de
modes de développement larvaire. De façon simplifiée, il existe deux modalités (i) le
développement planctotrophe, pour lequel la larve se nourrit dans la colonne d’eau (ii) le
développement non planctotrophe, pour lequel la larve utilise les réserve vitellines et reste
benthique. Ainsi, les larves planctotrophes ont une capacité de dispersion supérieure à celle
des larves non planctotrophes. D’autre part, il est facile d’inférer le mode de développement
larvaire par l’observation de la coquille larvaire (protoconque). Les gastéropodes constituent
donc un excellent modèle biologique pour tester l’existence de barrières hydrologiques
conduisant à l’isolement génétique des populations entre les monts sous-marins.
De nombreuses études (cf. encadré 1) ont mis en évidence une relation directe entre
l’aire de répartition géographique d’une espèce et la durée de sa phase larvaire planctonique
(Janson, 1987). De même, de nombreuses études ont montré que dans le cas d’espèces
proches, la différenciation génétique entre les populations d’une espèce non-planctotrophe est
plus importante qu’entre des populations d’une espèce à larve planctotrophe (Boisselier-
Dubayle et Gofas, 1999). Cette affirmation a cependant été démentie dans certaines études
comme par exemple pour les gastéropodes du genre Littorina (Kyle et Boulding, 2000) ainsi
que pour d’autres invertébrés (Crustacea, Fratini et Vannini, 2002). Dans ces études, la
différenciation entre les populations a pu être corrélée à des barrières physiques et
hydrologiques (tourbillon, distance, profondeur, conditions environnementales). Ces barrières
expliqueraient la limitation de la dispersion de larves planctotrophes.
Introduction 6

Mon travail de Master 2 se propose d’analyser la structuration génétique de 7 genres
de gastéropodes, couvrant une zone d’échantillonnage de plusieurs centaines de kilomètres,
comprenant 25 monts sous-marins sur deux rides océaniques distinctes. La problématique de
ce travail peut donc être déclinée en deux points qui sont :
1. évaluer la diversité spécifique par une approche de taxonomie moléculaire de type Barcode
(Hebert et al., 2003) au sein de plusieurs genres de gastéropodes en relation avec leur
distribution géographique à l’échelle de la ZEE de Nouvelle-Calédonie.
2. évaluer le niveau de structuration des différentes espèces relativement à leur mode de
développement larvaire. Les analyses seront réalisées avec les outils de la génétique des
populations et permettront de visualiser la structure au sein des espèces mis en évidence par la
méthode Barcode.
Ces deux points permettront d’évaluer pour les genres retenus, le niveau de diversité
des différentes zones géographiques, l’originalité relative des différentes zones (i. e. l’échelle
de l’endémisme) et enfin de tester si l’isolement des populations des monts sous-marins est
générale pour les espèces qu’ils hébergent ou spécifique-dépendante. (i. e. si cet isolement ne
s’applique qu’à quelques espèces en particulier, en relation avec les caractéristiques du
développement larvaire).
Introduction 7

1
2
3
4
5
6
Plateau des Chesterfield
Bellona nord
Bellona nord ouest
Bellona ouest
Ile des Pins
Munida
Crypthélia
Antigonia
Brachiopode
Stylaster
7 Jumeau ouest
Nova nord
Nova sud
Kelso
Capel
EBISCO
8
9
10
11
12
13
14
15
Lansdowne
Lansdowne sud
Jumeau est
Kaimon maru
Eponge
Introuvable
Zorro
Athos
Porthos
Aramis
Lord Howe
Figure 1 : Zone d’échantillonnage des 3 campagnes océanographiques : NORFOLK 1, 2 (ride de Norfolk) et
EBISCO (ride de Lord Howe). Les points jaunes figurent les monts sous-marins échantillonnés. Pour plus de
lisibilité, les monts sous-marins de la ride de Norfolk (notés de 1 à 15) ont été annotés sur la carte des isobathes.
1
5
NORFOLK 1, 2
4
3
6 5 7 6
7 8
8 9
2
10 9
12 14
11 10
13
14 12
15 13

2 MATERIEL ET METHODES
2.1 Cadre géographique de la zone d’étude
La ZEE de la Nouvelle-Calédonie (400 000 km²) inclue trois rides sous-marines
(Loyauté, Lord Howe et Norfolk) sur lesquelles se trouvent des monts sous-marins qui pour la
plupart sont issus de volcanisme de points chauds.
La ride de Lord Howe (2000 km), située à l’ouest de la Nouvelle-Calédonie, culmine
vers 1200 m de profondeur. Elle porte sur son flanc occidental l’alignement de Chesterfield
composé de reliefs d’âges croissants (du sud vers le nord) : l’île de Lord Howe, les atolls
d’Elisabeth et Middelton, les guyots Gifford, les bancs Capel, Kelso, Argo et Nova, puis les
atolls de Bellona et de Chesterfield (28 MA). Les monts sous-marins culminent en moyenne à
230 m de profondeur (fig. 1).
La ride de Norfolk (2000 km), qui est parallèle à la ride de Lord Howe, joint l’île nord
de la Nouvelle-Zélande à la Nouvelle-Calédonie. Elle porte sur son flanc oriental, 13 monts
sous-marins alignés sur 330 km, de l’île de Norfolk jusqu’au sud de la Nouvelle-Calédonie.
La ride de Norfolk est moins profonde dans sa partie nord (1000-1500 m) que dans sa partie
sud (2000m). Les monts sous-marins du nord culminent à 200 m de profondeur, tandis que
ceux du sud, pour les moins profonds, culminent à 500 m de profondeur.
Les trois campagnes océanographiques NORFOLK 1 (juin 2001), NORFOLK 2
(octobre 2003) et EBISCO (octobre 2005) réalisées conjointement par l’IRD et le MNHN ont
permis de réaliser un échantillonnage conséquent des rides de Norfolk et de Lord Howe en
totalisant 394 opérations de pêche (draguage ou chalutage) : 229 stations ont été explorées sur
la ride de Norfolk et 165 stations sur la ride de Lord Howe. La faune de Norfolk a été
échantillonnée au cours de deux campagnes (NORFOLK 1 et NORFOLK 2). Durant la
première campagne, les pentes de l’île des pins et 9 monts sous-marins, situés au nord de la
ride, ont été prospectés. Au cours de la deuxième campagne, la prospection de la ride de
Norfolk a été étendue jusqu’à la limite sud de la ZEE de la Nouvelle-Calédonie.
Pour cette étude, 13 monts sous-marins de la ride de Norfolk seront étudiés (Munida,
Crypthélia, Brachiopode, Stylaster, Jumeau est, Jumeau ouest, Introuvable, Kaimon Maru,
Eponge, Zorro, Athos, Porthos, Aramis) ainsi que les dragages effectués sur la zone profonde
des pentes sud de l’île des Pins (fig. 1), qui borde le plateau insulaire de la Nouvelle-
Matériel et Méthodes 8

Calédonie. Sur la ride de Lord Howe, 5 monts sous-marins (Chesterfield, Bellona, Nova,
Kelso, Capela) seront étudiés en plus de 2 monts sous-marins (Lansdowne et Lord Howe) du
bassin de Nouvelle-Calédonie (fig. 1). Les monts sous-marins des deux rides culminent dans
les mêmes zones de profondeurs (entre 50 et 1068 m pour la ride de Lord Howe et entre 80 et
1434 m pour celle de Norfolk). Les monts sous-marins des deux rides culminent dans les
mêmes zones bathymétriques (entre 50 et 1068 m pour la ride de Lord Howe et entre 80 et
1434 m pour celle de Norfolk)
2.2 Courantologie
La ride de Lord Howe est traversée du nord au sud par le grand Courant Est
Australien. De la même manière, la Nouvelle-Calédonie reçoit un courant de surface orienté
nord-ouest sud-est qui longe la côte ouest. En juillet 1993, lors de la campagne ZoNéCo 1, il a
été mis en évidence de forts courants au sud-est de la ZEE où un grand tourbillon
anticyclonique de 200 km de diamètre fut mis en évidence jusqu'à 700 m de profondeur.
2.3 Matériel biologique et stratégie du sous-échantillonnage
Lors des opérations de pêche, les mollusques sont souvent récoltés sous forme de
coquille vide. Tous les gastéropodes vivants ont été séparés du reste des récoltes et
conditionnés en alcool à 70° pour l’analyse moléculaire.
Les genres ont ensuite été choisis comme présentant des échantillonnages abondants et
couvrant différentes stratégies larvaires. Aucune délimitation d’espèce à priori n’a été faite.
Sept genres de gastéropodes ont ainsi été retenus
Toutes les espèces potentielles appartenant aux genres choisis pour cette étude ont été
soumises à une analyse moléculaire, soit 605 spécimens dont 133 avaient été analysés par
Samadi et al. (2006).
2.3.1 Espèces non-planctotrophes à développement larvaire encapsulé
Le genre Nassaria Link, 1807 (Caenogasteropoda, Buccinidae)
La nomenclature du genre Nassaria est restée longtemps sujette à discussion à cause
d’une plasticité phénotypique importante de sa téléoconque (Cernohorsky, 1981). Ce genre est
Matériel et Méthodes 9

largement distribuée dans la Province Indo-Ouest Pacifique : sa répartition d’étend de 35°N-
35°S. Les protoconques du genre Nassaria présentent en général 1,5 tours de spires est sont
donc généralement considérées comme non-planctotrophes. Le genre Nassaria sera enraciné
avec le genre Cancellopollia qui est également un Buccinidae.
Le genre Alcithoe Rafinesque, 1815 (Caenogasteropoda, Volutidae)
Ce genre est spécifique de la région Néo-Zélandaise. Elle n’a été cité qu’une seule fois
et pour une seule espèce en dehors de cette zone, il s’agit de l’espèce Alcithoe alliaudorum,
échantillonnée sur la ride de Norfolk,. Cette espèce est considérée par les auteurs comme une
espèce qui a immigré récemment depuis la Nouvelle-Zélande jusqu’à la ride de Norfolk. Cette
espèce est commune des zones profondes (400-700 m). La protoconque est particulière, elle
présente 3 tours de spires ce qui devrait la classer parmi les protoconques des larves
planctotrophes. Cependant, plusieurs auteurs (Bouchet et Poppe, 1988 ; Schltema, 1987)
s’accordent à dire que tous les membres de la famille des Volutidae ont des larves nonplanctotrophes
en s’appuyant sur quatre arguments : (1) la protoconque est très large et
globuleuse, (2) aucune larve de Volutidae n’a encore été récolté dans les filets à plancton (3)
les fossiles les plus récents ont tous des protoconques non-planctotrophes et (4) le genre
Alcithoe a une répartition géographique très restreinte.
Ce genre a été enraciné avec une famille proche, celle des Olividae (Olivia sayana
Ravenel, 1834) et dont la séquence était disponible sur Genbank (Accession number :
U86333)
Le genre Cancellopollia Vermeij et Bouchet 1998 (Caenogasteropoda, Buccinidae)
Le genre Cancellopollia est un nouveau genre décrit à partir de l’espèce C. gracilis n.
sp, découverte sur la ride de Norfolk. D’après les auteurs ce genre a une répartition restreinte
à l’Indo-Ouest Pacifique. Dans la région Néo-Calédonienne, les auteurs répertorient une
deuxième et dernière espèce de ce genre : C. ustulata. Les deux espèces sont récoltées à de
grandes profondeurs (entre 415 et 560 m) et présentent, pour les échantillons récoltés, une
protoconque paucispirale suggérant une larve non-planctotrophe.
Le genre Chicoreus Houart, 1983 (Caenogasteropoda, Muricidae)
La famille des Muricidae est très diversifiée, les espèces du genre Chicoreus sont
spécifiques de l’Indo-Ouest Pacifique et ont souvent une répartition géographique restreinte.
A Norfolk, seulement deux espèces du genre Chicoreus ont été citées : C. boucheti et C.
Matériel et Méthodes 10

subpalmatus. Les coquilles sont récoltées entre 250 et 300 m, sur des substrats souvent
rocheux. Le genre Chicoreus peut atteindre une grande taille (49,4 mm), la coquille de
sculpture rugueuse, porte de nombreuses épines ce qui rend leur détermination difficile. La
non-planctotrophie de la larve est également suggéré par une protoconque paucispirale.
2.3.2 Espèces planctotrophes
Le genre Bursa Röding, 1798 (Caenogasteropoda, Bursidae)
Ce genre est le seul de notre étude à avoir fait l’objet d’une détermination
taxonomique poussée au préalable de l’étude moléculaire (Beu, 1998). A. Beu a reconnu trois
espèces dans les récoltes des deux campagnes NORFOLK : Bursa fijiensis, B. latitudo et B.
quirihorai. La limite de l’aire de répartition des 3 espèces potentielles de Bursa est floue. Elle
s’étendrait du nord de l’archipel des Vanuatu jusqu’au Sud de la ride de Norfolk, sur la ride
des Loyauté et dans le Bassin de la mer de Corail (Beu, 1998). Quelques échantillons récoltés
aux îles Philippines montrent que leur aire géographique de répartition est probablement plus
vaste. Les espèces du genre Bursa sont généralement récoltées à des profondeurs variant de
57 à 580 m. Les larves de Bursa sont téléplaniques (elles resteraient plus de deux mois dans le
plancton) et ont une protoconque avec 2,25 tours de spires.
Le genre Sassia Bellardi, 1873 (Caenogasteropoda, Ranellidae)
Parmi les échantillons récoltés, on distinguait plusieurs morphes typique du genre
Sassia, cependant un seul morphe était abondant et permettait une analyse moléculaire. Ce
morphe bien connu des malacologues correspondait à l’espèce Sassia remensa. Cette espèce
inféodée aux zones profondes (100-600 m), est largement représentée dans la région Néo-
Calédonienne (Campagnes Deep sea Bentos : Vanuatu, Mer de Corail (MUSORSTOM 5),
Nouvelle-Calédonie (BIOGEOCAL), ride de Norfolk (NORFOLK 1), Loyauté, Nouvelles-
Hébrides (MUSORSTOM 6)) et a été citée de nombreuses fois sur les côtes australiennes. La
protoconque est planctotrophe turbiniforme avec une sculpture régulière (Beu, 1998) attestant
de la longue durée de vie de la larve dans le plancton et la rangeant ainsi parmi les espèces à
larves planctotrophe. Des espèces des genres Bursa et les Sassia seront utilisés comme
groupes extérieurs réciproques car ils appartiennent à deux familles Buccinidae.
Matériel et Méthodes 11

2.3.3 Espèces non-planctotrophes lécithotrophes
Le genre Bolma Risso, 1826 (Vetigasteropoda, Turbinidae)
Les larves du genre Bolma sont véligères mais n’ont pas de métatroque (bande ciliée
servant à la nutrition de la larve), ce qui ne leur permet pas de se nourrir dans le plancton.
Les spécimens attribués au genre Bolma (Turbinidae) dont nous disposions
présentaient un éventail de formes suggérant une forte diversité spécifique. Lors d’une
campagne aux îles Salomon, une forme proche morphologiquement d’au moins une des
formes récoltées sur les rides a été récoltée en abondance à une même station. Cet échantillon
a été inclus dans la présente étude afin d’élargir l’aire géographique échantillonnée et donc de
mieux cerner la question de l’endémisme potentiel des espèces. La phylogénie des Turbinidae
est encore mal établie. Wiliam et Ozawa (2006) ont montré que cette famille était
polyphylétique, pour cette raison l’arbre du genre Bolma n’a pas été enraciné. En revanche la
diversité spécifique a été augmenté par le rajout de trois espèces morphologiquement très
différenciées de l’ensemble de l’échantillonnage des Bolma afin de visualiser les distances
entre chaque groupe morphologique.
2.4 ANALYSES MOLECULAIRES
2.4.1 Extraction des ADN totaux
L’extraction des ADN totaux (ADN nucléaires et mitochondriaux) a été réalisée à
partir d’un morceau (5 à 50µg) du muscle du pied des individus. Les tissus et les protéines
sont d’abord digérés dans 150 µl de NucPrep Digestion Buffer et 50 µl de NucPrep Proteinase
K Solution, puis placés dans un thermomixer Eppendorf Confort pendant 12 heures à 55°C
avec une agitation réglée à 500 tours par minute. L’ensemble des opérations d’extraction se
fait sur des plaques de 96 puits adaptées au système ABI PRISM 6100 (Applied Biosystem).
Les ADN totaux sont déposés sur une membrane de silicate préalablement humidifiée au
NucPrep Digestion Buffer. Cette membrane chargée positivement retient l’ADN tandis que
les produits de la lyse cellulaire sont filtrés trois fois avec 160 µl de solution tampon à base
d’éthanol. Les ADN sont ensuite décrochés de la membrane et récupérés par variation de pH
des deux tampons d’élution (volume totale d’élution de 160µl).
Matériel et Méthodes 12

2.4.2 Amplification et séquençage
Le gène mitochondrial de la Cytochrome Oxidase I (COI) a été amplifié par PCR
(Polymerase Chain Reaction) à l’aide d’un thermocycleur TRIO-thermoblock (Biometra,
Allemegne) en utilisant les sondes universelles LCO 1490 (5’-
GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG-3’) et HCO2198 (5’-TAAACTTCAGGGTGA
CAAAAAATCA-3’) élaborées par Folmer et al. (1994). Le volume réactionnel de 30 µl
comprend : 9,02 µl H20 ; 5 % DMSO ; 2,5 µM tampon Taq ; 0,26 µM mix dNTP ; 0,30 µM
de chaque sonde ; 1,5 u Taq Polymérase (Qbiogene) ; 15 µl ADN. La programmation des
PCR est la suivante : une dénaturation initiale à 94°C pendant 4 min suivit de 40 cycles (30’
dénaturation à 94°C, 30’ hybridation à 50°C, 30’ élongation à 72°C) puis une élongation
finale à 72°C pendant 5 min. Les produits de PCR sont visualisés par électrophorèse sur gel
d’agarose à 1,5 %. Le séquençage a été réalisé par le Génoscope (Consortium National de
Recherche en Génomique, Evry)
2.4.3 Nettoyage et alignement des séquences
Le nettoyage réalisé avec le logiciel BioEdit 7. 0. 5. 2 (Hall, 1999) et l’alignement des
séquences réalisé avec le logiciel ClustalX (Thompson et al., 1997) sont deux étapes
importantes préliminaires à l’analyse des données. Il s’agit de vérifier la correspondance entre
les chromatogrammes et les séquences de chaque individu, qui n’est pas toujours bien établie
dans la partie 5’ des séquences. Ensuite, les fragments du gène COI sont alignés les uns par
rapport aux autres et une matrice est réalisée pour chaque genre.
2.5 ANALYSE DES DONNEES
Pour chaque genre, les objectifs des analyses réalisées étaient de réaliser les deux
objectifs suivants : (1) établir l’α-taxonomie moléculaire des espèces au sein de chaque genre
et quantifier la diversité génétique de ces espèces, (2) analyser la structure génétique des
populations de ces espèces.
Matériel et Méthodes 13

ENCADRE 2: Le Barcode moléculaire
La taxonomie moléculaire est apparue en même temps que l’accès aux séquences
d’ADN. Cette approche fait l’objet d’un apport majeur suite aux travaux de Hebert sur les
papillons (Hebert et al., 2004b) puis les oiseaux (Hebert et al., 2004a) qui mène l’auteur à
formaliser l’approche et à lui donner un nom : le Barcode. Ces travaux partent d’une
constatation simple : le gène mitochondrial codant pour la première sous-unité de la
cytochrome oxydase (COI) est universel chez les eucaryotes et présente un taux de variabilité
intraspécifique faible ou nul, par opposition à un taux de variabilité interspécifique plus élevé.
Il est donc théoriquement possible de caractériser une espèce par sa séquence COI,
équivalente à un code barre moléculaire.
Cette constatation offre deux champs d’applications :
(1) Il est possible d’attribuer un spécimen inconnu à une espèce déjà connue, en
comparant la séquence à une base de donnée moléculaire. Le recours à un spécialiste de la
taxonomie du groupe d’intérêt n’est plus limitant.
(2) Il est possible de faire l’hypothèse d’une nouvelle espèce si la séquence
obtenue ne ressemble à rien de ce qui est déjà dans les bases de données.
Cette méthode a pu être validée dans divers groupes zoologiques, comme les
Chyrostelidae (Samadi et al,) ou les Bathymodiolinae (Samadi et al, soumis) mais présente
bien sûr des limites et il faut donc la considérer comme une aide précieuse pour la
délimitation d’espèce, complémentaire de la taxonomie morphologique ou les approches de
génétique des populations. La première limite réside dans le gène utilisé. Bien qu’universel, il
ne présente aucune variabilité intra ni interspécifique chez les Cnidaires (Hebert et al., 2003).
Chez les grenouilles, il présente au contraire une trop forte variabilité intraspécifique. Chez
ces deux groupes, mais aussi chez les plantes, le COI est un mauvais marqueur pour l’alphataxonomie
moléculaire et la méthode Barcode ne peut être appliquée à moins de chercher un
autre gène candidat. De plus, l’information fournie par ce gène mitochondrial peut être
différente de celle fournie par les gènes nucléaires. Dans l’idéal, la méthode devra être validée
par une analyse complémentaire des gènes nucléaires.
Toujours est-il que la démarche Barcode permet de poser des hypothèses primaires de
délimitation d’espèce, de manière rapide et peu coûteuse. Une fois ces hypothèses primaires
posées, il est plus aisé de les confronter à la taxonomie morphologique et aux données
écologiques ou de génétique des populations.

2.5.1 Barcode et arbres de distances
A partir de la matrice des séquences alignées, une matrice de distances génétique entre
chaque individu a été réalisée avec le logiciel MEGA 3.1 (Kumar et al., 2001). Le modèle
d’évolution choisi pour calculer les distances génétiques est simple : il s’agit des p-distances
(pourcentage de différence observée entre 2 séquences). A partir des matrices de distances,
des arbres de distances génétiques entre les individus ont été reconstruits au sein de chaque
genre suivant la procédure de regroupement (« clustering ») appelée Neighbor-Joining. Il
s’agit donc d’arbres phénétiques (basés sur les ressemblances des séquences), sans inférences
évolutives, permettant de visualiser les distances génétiques entre les populations. Les arbres
ont été construits en utilisant toutes les séquences des individus présents dans un genre, sauf
pour le genre Nassaria, où les arbres ont été réalisés uniquement sur les haplotypes (c’est à
dire que nous avons retenu une seule séquence quand plusieurs individus présentaient la
même). Quand deux individus ont le même haplotype, la distance génétique qui les sépare est
nulle. Il en résulte un râteau en bout de branche. Remplacer les individus par les haplotypes
n’est donc qu’un artifice de présentation quand l’échantillon est grand.
Pour tester la robustesse des nœuds observés dans les arbres de distance génétiques,
1000 bootstraps ont été réalisés. Le bootstrap (Felsenstein, 1985) est une procédure de rééchantillonage
aléatoire (avec remise) des sites nucléotidiques : 1000 arbres sont ainsi
reconstruits, permettant de mesurer la fréquence de l’apparition d’un nœud.
Des histogrammes de distances génétiques intra espèce et inter espèces ont également
été réalisés à partir des matrices de distances génétiques. Hebert et al. (2003) ont proposé
d’utiliser le gène COI comme « barcode » moléculaire pour identifier et séparer les différentes
espèces animales (encadré 2).
2.5.2 Diversité haplotypique des espèces
Une fois l’α-taxonomie moléculaire des espèces établie, le nombre d’haplotype (h) et
la diversité haplotypique (He) de chaque espèce ont été calculés
Le calcul de He est défini par :
( 1 − ∑ pi )
n
He
= × ²
n −1
Matériel et Méthodes 14

où n est le nombre de gène dans l’échantillon (ici égal au nombre d’individus puisque le locus
analysé est haploïde) et pi la fréquence du pi ème haplotype haplotype. Cet indice définit la
probabilité que deux individus tirés au hasard dans l’échantillon soient différents (Nei, 1987).
Ces indices de diversité ont été calculés avec le logiciel DNAsp v. 4. 10 (Rozas et Rozas,
2005) et Arlequin v. 3. 0. (Schneider et al., 2000).
2.5.3 Analyse de la structure des populations
La recherche d’haplotypes partagés par plusieurs populations a été réalisée grâce au
logiciel DNAsp v. 4. 10 (Rozas et Rozas, 2005). Une analyse de la structure génétique entre
les populations a ensuite été réalisée avec une analyse de la variance moléculaire (AMOVA :
Analysis of MOlecular VAriance, Excoffier et al., 1992). Cette analyse, effectuée avec le
logiciel Arlequin v. 3. 0. (Schneider et al., 2000) est une analyse de variance/covariance des
fréquences haplotypiques, qui en plus des informations des fréquences haplotypiques, utilise
les données moléculaires en prenant en compte le nombre de substitutions entre les
haplotypes. L’AMOVA peut être considérée comme l’équivalent non paramétrique de la
l’analyse de variance hiérarchisée (Nested ANOVA). Il s’agit d’une analyse de la variance
mesurée à chaque niveau de la structure (intra population, inter population intra groupe et
inter groupe, où ici, un groupe représente une ride et les populations représentent les monts
sous-marins). Cette analyse permet d’estimer l’indice de différenciation, F (Wright, 1969 ;
Weir et Cockerham, 1984), classiquement utilisé pour décrire la répartition de la variabilité
génétique entre et au sein des populations. Différents paramètres sont alors définis :
- Fst mesure la différenciation génétique entre les populations
- Fct mesure la différenciation génétique entre les groupes (Lord Howe et Norfolk)
- Fsc mesure la différenciation génétique entre les populations à l’intérieur d’un groupe.
Plus le F approche la valeur de un, plus les populations sont structurées génétiquement
entre elles.
A chaque niveau hiérarchique, le F est testé par rapport à une distribution théorique
obtenue par 1000 permutations des haplotypes (tirage sans remise) entre les groupes définis
au niveau considéré.
Matériel et Méthodes 15

2.5.4 Distribution bathymétrique des haplotypes
Des tests de corrélation de Mantel ont été réalisés dans le but d’expliquer la structure
de la diversité génétique observée par des facteurs de distances « bathymétriques ». Le test de
Mantel permet en effet de mettre en évidence une relation linéaire entre deux matrices de
distances, ici une matrice de distances génétiques et une matrice de profondeurs (distance
« bathymétrique »). La corrélation est calculée entre les deux matrices et testée par rapport à
une distribution du coefficient de corrélation obtenue à partir de 1000 permutations des
distances à l’intérieur des matrices. L’ensemble de ces analyses a été réalisé avec le logiciel
Arlequin Arlequin v. 3. 0. (Schneider et al., 2000) et Genepop (Raymond et Rousset, 1995).
Enfin, le test U de Mann Whitney, équivalents non paramétrique du test t de Student, a
été utilisé pour tester des différences de profondeur (logiciel PAST v. 1. 34, Hammer et al.,
2001).
2.5.5 Distribution spatiale des haplotypes
Les relations évolutives et le niveau de structure génétique ont été visualisés à partir de
réseaux d’haplotypes construits manuellement à partir des résultats obtenus avec la méthode
du réseau de distance minimale (« Minimum Spanning Network ») réalisée avec le logiciel
Arlequin. Le réseau permet de visualiser les relations généalogiques entre les haplotypes et de
proposer des hypothèses sur l’histoire généalogique des populations. Les haplotypes sont
reliés les uns aux autres par des haplotypes hypothétiques (non échantillonnés ou réellement
absent de la population). Chaque haplotype, échantillonné ou hypothétique, est relié au
suivant par un trait symbolisant un seul pas mutationnel. La taille du cercle (ou du carré)
correspondant à chaque haplotype échantillonnée symbolise sa fréquence.
Matériel et Méthodes 16

900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Plateau Chesterfield des Chesterfield
Chesterfield
Bellona Nord-Ouest
Bellona Nord
Nova Sud
Lansdowne
Ile des Pins
Stylaster
Crypthélia
Jumeau Est
Eponge
91
Figure 2 : Arbre des p-distances entre les différents haplotypes (h=39) échantillonnés pour le genre Nassaria
dans les régions des deux rides de monts sous-marins : Lord Howe (représentés par des carrés colorés selon la
population) et Norfolk (représentés par des triangles colorés selon la population). Les valeurs des nœuds
correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. Trois Bursidae forment le groupe extérieur.
Fréquence absolue
0,02
Groupe X
Groupe Y
78
67
77
0
0,004
0,008
0,012
0,016
0,02
0,024
0,028
0,032
0,036
0,04
0,044
0,048
0,052
0,056
0,06
0,064
0,068
0,072
58
62
99
67
62
54
97
55
81
69
99
NB 1098
NB 1115
50
94
99
59
A
B
C
D
Cancellopollia
Figure 3 : Histogramme représentant les fréquences
absolues des p-distances entre individus pour le
genre Nassaria. Les distances intragroupes figurent
en bleu et les distances intergroupes en mauve.
p-distance
1

3 RESULTATS
Le séquençage des produits d’amplification du gène COI (680 paires de bases) ont
permis d’obtenir 517 séquences d’individus sur les 605 spécimens retenus préalablement pour
l’analyse. Leur répartition au niveau spécifique figure dans l’annexe 1. La longueur des
séquences analysées varie de 567 à 658 paires de bases selon les individus séquencés. Cette
longueur dépend de la qualité des ADN extraits et de la qualité des chromatogrammes
obtenus. L’alignement est non ambigu et aucun codon stop n’est observé. Comme le gène
COI est codant, ce résultat indique que notre jeu de données ne contient pas de pseudogène
(Bensasson, 2001)
Une matrice regroupant l’ensemble des séquences du gène COI a été établie pour
chaque genre (7 taxons) afin d’explorer la diversité génétique pour ce gène
3.1 Les espèces non-planctotrophes
3.1.1 Le genre Nassaria
Barcode et arbres de distances
L’arbre construit par la méthode de « Neighbor-Joining » sur la base des p-distances à
partir de la matrice met en évidence la division du jeu de données en deux groupes majeurs
d’haplotypes – Groupe X et Groupe Y, fig. 2 – soutenus par des valeurs de bootstraps de 99 et
91% respectivement. De la même façon, le diagramme (fig. 3) comprenant toutes les
distances génétiques présente deux modes non chevauchants. Ce résultat indique qu’il y a
deux classes de distances : les faibles correspondent en fait aux distances intraspécifiques et
les fortes aux distances interspécifiques, suggérant qu’il y a au moins deux espèces dans ce
jeu de données.
Le premier (groupe X) est représenté par 84 individus présents sur la ride de Lord
Howe et sur la partie sud de la ride de Norfolk. Aucun de ces individus n’a été échantillonné
sur l’île des Pins. La distance génétique maximale entre deux individus de ce groupe est égale
à 2,4 % ; ils sont caractérisés dans l’arbre par des longues branches (NB 1098 et NB 1115)
(fig. 2). Étant donné le fort effectif échantillonné pour ce groupe et la présence de deux
Résultats 17

variants très différenciés des autres individus, la variation génétique intra-groupe est bien
caractérisée, notamment pour sa limite supérieure.
Le deuxième groupe (Y) est constitué de quatre lots génétiquement distincts et notés
par la suite A, B, C et D (fig. 2). Les distances génétiques entre les individus pris dans des lots
différents varient entre 2,5 et 6,9 %. De plus, au sein de ce second groupe, les distances intragroupe
ne dépassent pas 1 %. La comparaison avec le groupe X pour lequel, grâce à effectif
important, on a pu estimer la borne supérieure de la diversité intra-groupe, suggère que ces
quatre groupes sont bien des entités distinctes. Cependant, en raison du le faible effectif
disponible pour chaque groupe, on peut penser que la borne supérieure de la variation intragroupe
est probablement sous-estimée.
Le groupe A n’est constitué que d’un seul individu en mauvais état, ce qui ne permet
pas de vérifier s’il peut être attribué à une espèce décrite. La coquille qui provient du mont
sous-marin Nova sud (Lord Howe), présente des sculptures axiales régulières qui s’accentuent
sur le dernier tour de coquille.
Les spécimens qui sont dans le groupe B et D présentent des coquilles avec des
sculptures axiales prononcées, intercalées avec des sculptures axiales régulières regroupées.
Malgré cette ressemblance morphologique entre les coquilles du groupe B et D, il a été
possible de les distinguer. En effet, les individus du groupe B présentent des sculptures
axiales prononcées qui se prolongent sur le dernier tour de coquille. Le groupe B n’a été
échantillonné que sur la ride de Lord Howe, alors que le groupe D a pu être échantillonné
dans les deux zones.
Les spécimens du groupe C ont une forme intermédiaire entre la morphologie des
coquilles du groupe X et celle des individus du groupe B. En effet, les coquilles du groupe C
ont une petite identique à celle du groupe X, et présentent des sculptures axiales prononcées
qui se prolongent sur le dernier tour de coquille, comme chez les individus du groupe B. Le
groupe C n’est échantillonné que sur l’île des pins.
La distribution géographique de ces trois groupes (B, C et D) a donc été testée avec un
test exact de différenciation. Le test est très significatif (p-value de 0,01) et nous pouvons
donc rejeter l’hypothèse nulle ; la distribution géographique de ces trois groupes (B, C et D)
n’est pas aléatoire.
Bilan taxonomique
Finalement, l’arbre de distances met en évidence deux grands groupes, le premier ne
contenant qu’un cluster alors que le second est structuré en quatre clusters. L’histogramme
Résultats 18

Ile des Pins
Kaimon maru
Brachiopode
Jumeau ouest
Crypthélia
Antigonia
Stylaster
Ile des Pins
Stylaster
Munida
0.02
0.02
100
54
57
99
64
85
56
55
87
62
64
Oliva sayana
Nassaria sp nova
Figure 7 : Arbre des p-distances entre les différents spécimens (N=30) récoltés pour le genre Chicoreus sur la
ride de Norfolk. Les valeurs aux nœuds correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. La légende indique la
localité géographique des spécimens. Le groupe extérieur est un Rannellidae.
Figure 4 : Arbre des p-distances entre les différents spécimens (N=16) récoltés pour le genre Alcithoe sur la
ride de Norfolk. Les valeurs aux nœuds correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. La légende
indique la localité géographique des spécimens. Le groupe extérieur est un Olividae.

des distances intra et intergroupes confirme la divergence entre ces clusters et suggèrent
l’hypothèse qu’il s’agit de cinq espèces distinctes. Cependant, des distances intermédiaires
sont observées dans cet histogramme. De plus dans ce mode intermédiaire, cinq valeurs sont
du même ordre de grandeur que les plus grandes valeurs du mode des distances intra-groupes.
Cette distribution résulte des distances génétiques faibles qui sépare les clusters B, C, et D.
On ne peut cependant pas exclure l’hypothèse d’un biais d’échantillonnage, puisque qu’au
sein de ces groupes nous n’avons échantillonné qu’entre 1 et 6 individus.
L’examen rapide de la morphologie des coquilles n’a pas permis de déterminer le nom
de l’espèce correspondante. Cependant, d’après Fraussen (com pers), l’espèce X n’a jamais
été décrite. Un travail de taxonomie classique reste donc à faire, notamment pour déterminer
si les autres espèces récoltées pour ce genre sont également des espèces nouvelles.
Analyse de la structure des populations au sein des espèces identifiées
Une AMOVA à deux facteurs a été réalisée pour les 84 spécimens de l’espèce
correspondant au groupe X, présente uniquement au sud de la ride de Norfolk (5 populations)
et sur la ride de Lord Howe (2 populations). Tous les paramètres de différenciation sont très
significatifs (p-value < 0,001). La diversité au sein des populations est importante (Fsc =
0,43) et les populations au sein d’une même ride sont fortement structurées (Fst = 0,62). Les
deux rides sont également fortement différenciées entre elles (Fct = 0,43).
Une AMOVA à 1 facteur a été réalisé pour les 17 spécimens de l’espèce D récolté sur
les pentes de l’île des Pins et sur la ride de Lord Howe (3 populations). Cette espèce est
structurée génétiquement (Fst = 0,22, p-value = 0,02).
3.1.2 Le genre Alcithoe
L’arbre des distances (fig. 4) met en évidence deux groupes très bien soutenus (valeurs
de bootstraps de 99 et 100 %), séparés par une distance génétique inférieure à 2 %. Les deux
groupes sont en allopatrie, l’un des groupe n’a été récolté que sur l’île des Pins alors que le
second est récolté sur deux monts sous-marins de la ride de Norfolk (Munida et Stylaster) et
est structuré géographiquement. Les populations Munida et Stylaster sont très structurées
entre elles (Fst = 0,763, p-value = 0,000). La valeur du F suggère qu’il s’agit de deux groupes
complètement séparés génétiquement, mais compte tenu de la faible distance génétique,
Résultats 19

Ile des Pins
Stylaster
0.02
Fréquence absolue
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
99
66
64
64
59
93
98
100
54
68
Nassaria sp nova
Figure 5 : Arbre de p-distances entre les différents spécimens (N=18) récoltés pour l’espèce Cancellopollia
gracilis sur la ride de Norfolk. Les valeurs aux nœuds correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. La
légende indique la localité géographique des spécimens. Le groupe extérieur est un Rannellidae.
0
0,006
0,012
0,018
0,024
0,03
0,036
0,042
0,048
0,054
0,06
0,066
0,072
p-distance
Figure 6 : Histogramme représentant les fréquences absolues des p-distances entre individus pour le genre
Cancellopollia.

aucune conclusion n’est possible sans une augmentation de la taille de l’échantillonnage.
Aucune différence morphologique entre les coquilles de ces 2 groupes n’a été observée.
Bien que l’arbre soit fortement structuré, la faible distance génétique qui sépare les
deux groupes (< 2%), leur ressemblance morphologique et leur distribution allopatrique ne
permettent pas de trancher entre l’hypothèse d’une seule espèce ayant des populations
fragmentées ou deux espèces séparées par une barrière de reproduction.
3.1.3 Le genre Cancellopollia
L’arbre des distances (fig. 5) met en évidence deux groupes très bien soutenus (99 et
100 bootstraps), séparés par des distances génétiques comprises entre 4,4 % et 6,6 % (fig. 6 ).
Les deux groupes n’ont pas été récoltés aux mêmes stations ; un premier groupe est spécifique
de l’île des Pins, tandis que le deuxième groupe est spécifique du banc Stylaster. Les deux
populations sont très structurées entre elles (Fst = 0, 71, p-value = 0,000). L’analyse
morphologique a permis de distinguer deux morphes différents par la taille des coquilles : sur
le banc Stylaster les coquilles sont grandes tandis que sur l’île des Pins, elles sont beaucoup
plus petites. La présence de deux espèces est donc confirmée par les distances génétiques et
les deux morphes observés.
3.1.4 Le genre Chicoreus
L’arbre (fig. 7, verso p.18) met en évidence un unique groupe au sein duquel les
distances génétiques sont inférieures à 2 %. Le seul individu échantillonné sur les pentes de
l’île des Pins diffère d’une distance génétique de 0,9 %. Malgré les faibles distances
génétiques entre les spécimens récoltés au sein de ce groupe, l’arbre suggère une structuration
géographique. Pour les monts Crypthélia et Brachiopode pour lesquels les populations ont été
échantillonnées avec un effectif suffisant, l’AMOVA valide la structuration géographique
puisqu’elle est très significative (Fst =0,26, p-value = 0,00). Aucune différence
morphologique n’est cependant mise en évidence sur l’ensemble des spécimens analysés.
L’analyse Barcode permet de conclure à l’existence d’une seule espèce. Les spécimens
analysés sont homogènes morphologiquement et pourrait correspondre à l’espèce Chicoreus
boucheti.
Résultats 20

Fréquence absolue
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0,008
0,016
0,024
0,032
0.01
0,04
0,048
0,056
0,064
0,072
0,08
0,088
0,096
0,104
0,112
100
100
5
89
65
65
64
91
63
8
3
84
88
Figure 9 : Histogramme représentant les fréquences
absolues des p-distances entre individus pour le
genre Bursa. Les distances intragroupes figurent en
bleu et les distances intergroupes en mauve.
0,12
0,128
0,136
0,144
0,152
Sassia remensa
p-distances
Bursa quirihorai Beu,
Bursa fijiensis
Bursa latitudo Garrard,
Figure 8 : Arbre des p-distances entre les différents spécimens (n=83) échantillonnés pour le genre Bursa.
La couleur des ronds correspond au nom des espèces déterminées par Beu. Les ronds vides correspondent
aux spécimens non déterminés et les ronds pleins aux spécimens déterminés (a priori de l’analyse
moléculaire) Les valeurs des nœuds correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. Trois Bursidae
forment le groupe extérieur.

3.2 Les espèces planctotrophes
3.2.1 Le genre Bursa
Barcode et arbres de distances
Les spécimens des campagnes NORFOLK1 et NORFOLK2 avaient été examinés par
A. Beu, spécialiste des Rannellidae, Bursidae et Buccinidae, qui les avait déterminés
taxonomiquement comme appartenant à trois espèces distinctes. Les spécimens récoltés en
octobre 2005 lors de la campagne EBISCO n’ont pas encore été examiné et n’ont donc pas été
attribués à un nom d’espèce.
Les déterminations taxonomiques établies par A. Beu sur les Bursa récoltés à Norfolk
étaient en parfaite concordance avec l’arbre moléculaire. Les individus attribués à un nom
d’espèces se retrouvent groupés dans un même cluster dans l’arbre moléculaire du genre
Bursa. L’analyse moléculaire de l’ensemble des spécimens (déterminés ou non) met en
évidence trois groupes bien soutenus par l’analyse des bootstraps (fig. 8). Au sein de chaque
groupe les individus déterminés correspondent à un seul et même nom. Cependant, l’analyse
de l’histogramme des distances met en évidence que les groupes correspondant à B.
quirihorai et B. fijensis sont peu divergent (2,5 %) et révèlent un léger recouvrement des
distances intra et interspécifiques. B. latitudo est en revanche fortement divergent par rapport
à ces deux groupes (10% de divergence interspécifique et pas de recouvrement entre les
distances intra et interspéficiques, fig. 9).
Les informations fournies par l’approche Barcode à elle seule permettent de valider le
statut taxonomique de B. latitudo mais ne suffisent pas séparer B. fijensis et B. quirihorai
Cependant, la morphologie s’avère ici informative, permettant de distinguer aisément B.
fijensis et B. quirihorai (et également de B. latitudo).
Une information complémentaire est fournie par la répartition géographique : en effet,
B. latitudo n’apparaît que sur la ride de Norfolk, tandis que B. fijensis et B. quirihorai
apparaissent sur les deux rides et en parapatrie sur trois monts sous-marins ; B. quirihorai a
été trouvée entre 400 et 413 m tandis que B. fijensis a été trouvée entre 230 et 340 m. Enfin, la
différence morphologique et la ségrégation bathymétrique entre B. fijensis et B. quirihorai
sont associées à une forte structuration génétique, corroborant l’absence de flux géniques.
Les deux formes ne sont donc pas due à de la plasticité phénotypique mais bel et bien
à du polymorphisme génétique : l’hypothèse de deux espèces reste donc fortement soutenue.
Résultats 21

Sassia remensa
Plateau des Chesterfields
Lansdowne Sud
Lansdowne
Nova Nord
Nova Sud
Bellona Nord
Bellona Ouest
Bellona Nord-Ouest
Ile des Pins
Kaimon Maru
Munida
Jumeau Ouest
Jumeau Est
Crypthélia
0.01
100
Bursa quirihorai
100 Bursa fijiensis
Bursa latitudo
Fig X : Sassia remensa
(Iredale, 1936) (Ranelidae)
Figure 10 : Arbre des p-distances entre les différents spécimens (h=68) échantillonnés pour le genre Sassia dans
les régions des deux rides de monts sous-marins : Lord Howe (représentés par des carrés colorés selon la
population) et Norfolk (représentés par des triangles colorés selon la population). Les valeurs des nœuds
correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. Trois Bursidae forment le groupe extérieur.

L’analyse du genre Bursa montre que l’information fournie par l’approche Barcode
n’est pas suffisante en elle-même, et que la confrontation avec données morphologiques et
écologiques s’avère indispensable. L’analyse d’un gène nucléaire sera également très
informative.
Analyse de la structure des populations
Pour chaque espèce de Bursa, les AMOVA réalisées pour les populations des deux
rides étaient non significatives (annexe 2). Étant donné les distances génétiques faibles
obtenues entre B. fijiensis et B. quirihorai, une AMOVA a été réalisée entre les populations
d’individus qui avaient reçu ces deux noms afin de s’assurer qu’il s’agissait bien de deux
espèces différentes. Les résultats mettent effectivement en évidence une forte structuration
des données (Fst = 0,57, p-value = 0,000).
La localisation géographique des Bursa récoltés montre des différences. B. fijiensis et
B. quirihorai ont été récoltés sur les deux rides et sur de nombreux monts sous-marins dont
trois sont communs pour ces 2 noms (Crypthélia, Munida et Bellona nord). Un seul individu
de B. latitudo a été récolté sur la ride de Lord Howe contre 33 sur la ride de Norfolk.
L’observation des modes (valeur la plus fréquente) des profondeurs auxquelles apparaissent
B. latitudo, B. fijiensis et B. quirihorai étaient respectivement de 228-240 m, 230-340 m et
400-413 m. La distribution selon la profondeur a été testée par comparaison des moyennes (pvalue
=0,01). Avec un seuil d’erreur de 5%, l’hypothèse non nulle ne peut pas être rejetée, la
distribution observée selon la profondeur n’est pas aléatoire.
3.2.2 Le genre Sassia
Barcode et arbres de distances
Les séquences obtenues et représentées dans l’arbre d’haplotypes sont toutes
regroupées dans un seul « cluster ». Les distances génétiques sont toutes inférieures à 1 %.
L’arbre ne suggère aucune organisation géographique des haplotypes (fig. 10).
Analyse de la structure des populations
L’analyse AMOVA à deux facteurs réalisé entre 6 populations de Norfolk (groupe 1)
et 8 populations de Lord Howe (groupe 2) montre que 97,37% de la variance génétique est
expliqué par la composante intra populationnelle. Aucune structure génétique n’a été relevée à
Résultats 22

Figure 11 : Réseaux d’haplotypes de Sassia remensa (espèce
planctotrophe, à gauche) et du groupe X du genre Nassaria (espèce
non-planctotrophe, à droite). Les figures géométriques représentent
les haplotypes partagés entre les populations des rides de Lord Howe
(bleu) et de Norfolk (jaune).

l’intérieur des populations (Fsc = 0,31, p-value = 0,38), ni entre les populations d’une même
ride (Fst = 0,031, p-value = 0,09). Par contre, le paramètre de différenciation génétique entre
les deux rides (Fct =0,01) était faible, mais significatif (p-value =0,02), suggérant une légère
structure génétique entre les populations des deux rides.
Afin de tester ces résultats, trois AMOVA subséquentes, à un seul facteur et plus
robustes, ont été réalisées.
Deux premières AMOVA ont été réalisées de manière indépendante sur chaque ride.
Ceci permettait de s’assurer de la réelle absence de structure génétique au sein d’une ride. En
effet, les différences génétiques inter ride, potentiellement plus importantes, pourraient
masquer les différences intra ride, plus faibles, les rendant non significatives dans l’analyse à
2 facteurs. Aucune de ces deux AMOVA ne présentait un Fst significatif (p-value(Norfolk) =
0,66, p-value(Lord Howe)=0,25) confirmant ainsi l’absence de structure au sein d’une ride.
Dans la troisième AMOVA réalisée, les populations de chaque ride ont été rassemblées en un
même groupe. Cela permet de mieux estimer la variance au sein de chaque ride grâce à un
effectif plus grand et donc de comparer la diversité génétique entre la ride de Lord Howe et la
ride de Norfolk. La structuration entre les deux rides est plus élevée que dans la première
analyse (Fst =0,031, p-value= 0,04), confirmant ainsi le résultat obtenu.
Réseau d’haplotypes
Le réseau présente un haplotype majoritaire présent dans toutes les régions (fig. 11).
Deux haplotypes secondaires bien représentés sont respectivement séparés par 1 et 8 pas
mutationnel de l’haplotype majoritaire. Aucune structure n’est mise en évidence. Une
diversité haplotypique plus importante est présente sur la ride de Lord Howe.
3.3 Les espèces lécithotrophes
3.3.1 Le genre Bolma
Barcode et arbres de distances
L’arbre construit à partir de la matrice de distance met en évidence dix groupes
majeurs d’haplotypes – Groupes A, B, C, D, E, F, G, H, I et J, fig. 12 – soutenus par des
valeurs de bootstraps comprises entre 90 et 100 %. A l’échelle des deux rides, les dix groupes
sont en sympatrie, et au sein de chaque groupe, les populations sont soit en allopatrie (sites
Résultats 23

0.02
96
100
99
Bgi 1
B. kreipli
Bgi 2 (NORFOLK)
92
4
98
5
Bgi 2 (EBISCO, Nova)
Bgi 2 (EBISCO, Bellona)
62
100
57
6
1
2
100
100
Bgm (Crypthélia)
Bgb (EBISCO)
Bgb (NORFOLK)
100
100
B.opaoana B. guilfordis (Crypthélia)
B. henica (SALOMON 2)
Bgm (PANGLAO)
B. B.guilfordis opaoana (Crypthélia)
B. henica (EBISCO)
Figure 12 : Arbre des p-distances entre les spécimens (n=162) échantillonnés pour le genre Bolma dans les
régions des deux rides de monts sous-marins : Lord Howe (représentés par des carrés colorés selon la
population) et Norfolk (représentés par des triangles colorés selon la population). Les valeurs aux nœuds
correspondent aux bootstraps supérieurs à 50%. Trois Bursidae forment le groupe extérieur.
A
B
C
F
G
D
G
E
D
B. amalda (NORFOLK)
a
b
c

géographiques différents) soit en parapatrie (profondeurs différentes). Le groupe C a été
récolté aux îles Salomon pendant la campagne SALOMON 2, le groupe G provient des îles
Philippines prospectées pendant la campagne PANGLAO 2004.
Le genre Bolma présente une grande diversité de formes, treize formes se répartissant
au sein des dix groupes moléculaires.
Le groupe A (valeur de bootstraps de 99 %) se compose de deux sous-ensembles
numérotés (1) et (2) séparés dans l’arbre par des branches courtes. L’essentiel des échantillons
a été récolté au sud de la ride de Norfolk sur les monts Eponge, Stylaster, Zorro, Athos, Portos
et Aramis. Trois morphologies différentes (a, b, c) (fig. 12) sont représentées au sein de ce
groupe. Les coquilles de forme (a) présentent une structure externe rugueuse et un cordon
sutural très caréné. Les coquilles de la forme (b) ont la même structure externe que la forme
(a), mais le cordon sutural n’est pas caréné. La base de la coquille des formes (a) et (b) est
lisse (non visible sur la photographie). La forme (c) a une coquille externe lisse et le cordon
sutural n’est pas caréné.
Les formes (a) et (b) ont été récoltées entre 659 et 890 m tandis que la forme (c) a été
récoltée entre 580 et 600 m de profondeur. Afin de tester cette distribution, un test de Mantel
(distances génétiques et distances bathymétriques), puis un second test basé sur la
comparaison des moyennes ont été réalisés en utilisant une valeur de profondeur moyenne
calculée à partir des profondeurs de début et de fin de dragage. Cette moyenne reste
discutable, sachant que la profondeur peut rester stable pendant le dragage et chuter à la fin,
faisant chuter cette moyenne. Les types a et b, présents au mêmes sites ont été associé à une
première distribution de profondeurs, et le type c à une seconde. Le test de Mantel était non
significatif (p-value = 0,08), mais le test de comparaison des moyennes était significatif. (pvalue
= 0,02).
Aucun spécimens du groupe A n’a été récolté sur la ride de Lord Howe, la
structuration génétique inter ride n’a donc pas été testée. Par ailleurs, la forme (c) était mal
représentée (5 individus). En effet, la séquence de la majorité des individus localisés sur le
mont sous-marin Stylaster n’a pas été obtenue, certainement à cause d’une dégradation des
tissus liée à une mauvaise conservation des spécimens dans l’alcool (présence d’un opercule
calcaire). Du fait de ce déséquilibre d’effectifs entre les populations, et de la proximité des
monts Athos, Portos et Aramis, une AMOVA à un facteur a été réalisée entre deux
populations : celle du mont Zorro et celle formé par les trois monts rapprochés dénommé
Résultats 24

provisoirement « 3 Mousquetaires ». L’analyse n’a révélé aucune structuration génétique
entre les deux populations (p-value = 0,335).
La structure génétique des populations montre clairement qu’il existe des flux de
gènes au sein du groupe (A). Cependant, le faible effectif de la forme (c), ne nous permet pas
de connaître réellement la variabilité génétique au sein de ce lot. Les distances génétiques
entre les forme (a et b) et (c) sont trop faibles pour qu’il puisse s’agir de deux espèces. Une
augmentation de l’effectif du lot (c) est nécessaire car elle pourrait soit réduire, soit au
contraire, augmenter les distances génétiques qui séparent les lots (a et b) du lot (c).
Le groupe (B) de l’arbre est séparé du groupe (A) par une distance inter groupe
supérieure à 3 %. Le groupe (B) est constitué de trois lots : notés (4), (5) et (6), soutenus
réciproquement par des valeurs de bootstraps de 96, 92 et 98 %. Les lots (4) et (5), sont
séparés l’un de l’autre par une distance inférieure à 2% et du lot (4) de 4,5%. Les lots (5) et
(6) ont été récoltés sur la ride de Lord Howe, sur le mont Bellona pour le lot (6) et sur le mont
Nova pour le lot (5). Le lot (4) a été récolté sur la ride de Norfolk. Le groupe B ne présente
qu’une seule forme de coquille.
Le groupe (B) représente bien un groupe génétiquement séparé du groupe A. Les
populations les plus proches géographiquement (lot (e) et (f)) divergent moins entre eux qu’ils
ne divergent des populations éloignées (lot (d)). Les effectifs ne sont pas assez grands dans
chaque lot pour les séparer génétiquement. Cependant, il est probable que les populations de
Norfolk soient génétiquement séparées des populations de Lord Howe.
Les groupes (C) et (E) ont été traité ensemble car le groupe (C) correspond à une
forme récolté aux îles Salomon et qui ressemblait fortement à au moins une des formes
récoltée pendant la campagne EBISCO où a été récolté la forme (E). Les deux groupes (C) et
(E) soutenus par des valeurs de bootstraps de 100%, sont séparés par une distance génétique
de 17 %. Les distances intra groupe sont plus faibles pour le groupe (E) (0,5%) que pour le
groupe (C) (1%). Les groupes sont séparés géographiquement par plus de 1000 km,
cependant, deux individus génétiquement apparentés à la ride de Lord Howe (provenant du
mont Lansdowne) ont été récoltés aux îles Salomon. Les morphologies étaient quasiment
identiques, la seule distinction portait sur la présence d’un ombilic plus marqué pour les
Bolma de la ride de Lord Howe. Etant donné la distance génétique qui sépare les deux types
de coquilles, la structuration génétique de leurs populations n’a pas été testée. Il s’agit bien là
de deux espèces différentes.
Résultats 25

Le groupe (D) soutenu par une valeur de bootstrap de 100%, est composé de deux
groupes d’haplotypes distincts séparés par une distance génétique de 1,3 %. L’un est situé sur
la ride Norfolk et l’autre sur la ride de Lord Howe. Ce groupe distingue deux morphologies de
coquilles différentes, certaines portant des épines sur le dernier tour de leur coquille. Cette
morphologie avec épines est plus abondante sur la ride de Lord Howe (sur les bancs Capela,
Kelso, Nova nord et Chesterfield) et est présente dans des stations différentes de celles où ont
été récoltées les coquilles sans épines (Bellona nord, Bellona nord-ouest et Nova sud).
Une AMOVA à un facteur a donc été réalisée pour cet ensemble constitué de 58
individus et où toutes les sous-populations de chaque ride ont été rassemblées en deux
populations : Lord Howe et Norfolk. Une forte structuration inter ride a été mise en évidence
(FST = 0,757, p-value = 0,000). Afin de tester la structuration intra ride, deux AMOVA à un
facteur ont été réalisées indépendamment sur chaque ride. A Norfolk, les populations étaient
déséquilibrées (annexe 2) mais l’AMOVA (test non-paramétrique) n’est pas biaisée par le
déséquilibre des populations. L’AMOVA a donc été réalisée avec 53 individus répartis en 5
populations (île des Pins, Jumeau est, Munida, Brachiopode et Antigonia) et aucune structure
(p-value = 0,34) intra ride n’a été mise en évidence. L’AMOVA réalisée pour les populations
de Lord Howe qui présentent les deux morphologies (avec et sans épines) est non significative
(p-value = 0,505), ce qui traduit qu’il n’y a pas de structure intra ride.
Bien que les paramètres de différenciation soient importants, les distances génétiques
séparant les deux formes mises en évidence dans le groupe (D) supposent qu’elles
appartiennent bien à la même espèce.
Les groupes (F, G, H, I et J) n’ont pas été traités car ils n’étaient représentés que par
un ou deux individus. Ils forment tous des espèces distinctes. Trois formes, H, I et J, isolées
dans l’arbre par des longues branches et présentant des coquilles d’aspect général totalement
différent ont cependant pu être identifiées comme appartenant à des sous-genres plus éloignés
que la majorité des groupes de l’arbre.
Résultats 26

4.1 Barcode et alpha-taxonomie
4 DISCUSSION
A partir des arbres moléculaires et de la distribution des distances génétiques estimées
pour le gène mitochondrial COI, il a été possible d’établir rapidement des hypothèses
primaires de délimitation spécifique au sein des genres étudiés dans cette étude. L’analyse
rétrospective de la morphologie des coquilles par les malacologues du MNHN est venue
soutenir les hypothèses moléculaires en ajoutant des caractères morphologiques. Sur les 7
genres de gastéropodes choisis, l’intégration de la méthode Barcode à notre échantillonnage a
ainsi permis de différencier 29 espèces.
Dans le seul cas où une détermination morphologique par un taxonomiste spécialiste
du groupe en question a pu être obtenue, au moins sur une partie des spécimens, une
adéquation parfaite a été mise en évidence entre les hypothèses de délimitations « classique »
et moléculaire. Les spécimens non identifiées ont pu être attribués à une espèce grâce à leur
séquence, attribution confirmée par la suite par les spécialistes. Dans ce cas particulier de
notre étude, la méthode Barcode a pu être directement et efficacement, appliquée.
Le retour aux caractères morphologiques a permis de révéler une grande diversité de
formes y compris au sein d’une même espèce moléculaire. Les différentes formes qu’un
individu adopte au cours de sa croissance peuvent être expliquées par des pressions physiques
ou biotiques que subit l’organisme dans son environnement. Certains caractères (comme les
épines des Bolma) sont variables au sein des groupes (il peut s’agir de polymorphisme
génétique, ou à de plasticité phénotypique). Ce résultat suggère que le caractère « présence
d’épines » ne permet pas de distinguer des groupes au niveau spécifique et qu’il ne faut pas
l’utiliser pour établir des hypothèses primaires de délimitation d’espèce, au moins au sein de
ce genre.
Avec ou sans détermination taxonomique préalable, la qualité des hypothèses dépend
toujours du nombre de spécimens analysés et de la zone géographique couverte. Dans le cas
des Nassaria, une première étude (Samadi et al., 2006) menée sur la ride de Norfolk, incluait
cinq monts sous-marins et la pente de l’île des Pins, avec quatre individus par localité. Cette
étude avait mis en évidence une forte structuration entre les populations de la pente de l’île
des Pins et celle des monts sous-marins. Avec ce premier jeu de données, il n’avait pas été
Discussion 27

possible de valider les deux hypothèses – non exclusives – qui avaient été proposées : (i) une
structuration intra spécifique forte ou (ii) la présence de deux espèces. En incluant un plus
grand nombre de stations, sur une échelle géographique plus grande et en augmentant les
effectifs de ces populations, les deux formes de Nassaria précédemment mises en évidence à
Norfolk apparaissent clairement comme deux espèces différentes. Une meilleure estimation
de la variabilité génétique de chacun des deux groupes par un meilleur échantillonnage
quantitatif et géographique a permis une définition précise des limites de la variation intra
spécifique. L’absence de nouveaux groupes géographiques et l’ajout des nouveaux individus
dans les deux groupes existant a permis de confirmer l’existence de deux espèces et non d’une
seule espèce fortement structurée.
De plus, ce meilleur échantillonnage a permis de constater que la diversité spécifique
était encore plus importante que celle mise en évidence dans la première étude. Les espèces
supplémentaires au sein du genre Nassaria sont simplement plus rares et ne sont récoltées
qu’avec un effort d’échantillonnage plus grand. Par contre, pour le genre Cancellopollia,
l’augmentation de la taille et de la surface de l’échantillonnage a permis de valider le statut
d’espèces endémiques de la ride de Norfolk des deux espèces mises en évidence par l’étude.
4.2 Distribution géographique, dispersion larvaire et endémisme
Les espèces de notre étude reconnues comme non-planctotrophes ont des aires de
distributions plus restreintes que les espèces déterminées comme planctotrophe. Malgré
l’étendue de notre échantillonnage, l’analyse des répartitions géographiques des espèces
révèle que seules les espèces non-planctotrophes présentent un caractère endémique. La
répartition géographique des genres Alcithoe, Chicoreus, Nassaria et Cancellopollia se
limitent à des localités généralement sur ou proches de la pente de l’île des Pins.
L’endémisme est directement relié à la stratégie de développement non-planctotrophe
et particulièrement développé près des pentes insulaires de la Nouvelle-Calédonie.
L’endémisme de Norfolk n’est donc pas à mettre en relation directe avec l’environnement
« monts sous-marins », mais plutôt avec les pentes bathiales de l’île des Pins. Ce qui suggère
que dans le cas des gastéropodes de la ride de Norfolk, c’est plus la stratégie de
développement larvaire qui conduit une espèce à l’isolement géographique et à l’endémisme
que l’environnement « monts sous-marins ».
Discussion 28

D’autre part, la non-planctotrophie n’est pas toujours synonyme d’isolement génétique
des populations. Il existe en effet des exceptions, par exemple dans le cas des espèces du
genre Nassaria. En effet, les différentes espèces mises en évidence n’ont pas la même
distribution : certaines ont une distribution qui couvre la zone totale de l’échantillonnage alors
que d’autres ont une distribution plus limitée. Dans certain cas, on peut penser qu’il y a des
biais d’échantillonnage (cas des espèces rares) mais certaines espèces même faiblement
échantillonnées présentent une répartition géographique très large. Le genre Nassaria est
considéré dans la littérature comme un genre non-planctotrophe, mais l’observation de sa
répartition géographique dans notre étude oblige à vérifier la morphologie de la protoconque
pour chacune des espèces pour confirmer cette hypothèse.
4.3 Distribution des espèces en fonction de la profondeur
Au sein de certains genres, plusieurs groupes, quelque soit leur niveau de divergence,
étaient souvent caractérisés par une distribution allopatrique (différentes localisations
géographiques) et/ou écologiques (différences bathymétriques), avec notamment pour
plusieurs groupes une distribution bathymétrique restreinte (Bolma et Bursa).
Ce résultat suggère que l’endémisme « apparent » mis en évidence dans d’autres
études pourrait être lié à la gamme de profondeur échantillonnée. En effet, dans notre étude,
les espèces se répartissaient fortement en fonction des profondeurs. Cette distribution
bathymétrique peut expliquer que la composition faunistique d’un mont à l’autre puisse être
très différente simplement en raison d’un profil topographique différent. En effet, si la
répartition des espèces est si dépendante de la profondeur, étant donné la diversité que peut
offrir chaque mont en terme de gammes de profondeur, il est compréhensible que la
composition faunistique y soit différente. Une étude à petite échelle peut conduire à
interpréter ces différences faunistiques comme de l’endémisme. Notre étude à plus large
échelle, a permis de montrer que la plupart des espèces n’étaient pas endémiques.
A l’échelle d’un mont, des espèces parapatriques bien distinctes sont parfois très
proches génétiquement. Ce résultat suggère que la profondeur pourrait être un facteur
d’isolement entre les populations. Dans le cas où la fécondation est interne, le facteur
d’isolement par la profondeur peut s’expliquer comme limitant la rencontre des partenaires
(isolement prézygotique). Par contre dans le cas d’une fécondation externe comme chez les
Bolma, la profondeur ne suffit pas à limiter les flux de gènes (il faut par exemple une
Discussion 29

asynchronie dans l’émission des gamètes). Cependant le facteur « profondeur de l’habitat »
peut constituer une barrière sélective au développement post larvaire. La diversité des Bolma
mise en évidence dans cette étude peut-être reliée à leur stratégie de développement larvaire.
En effet, comme le soulignent Meyer et al., (2005), les organismes à faible capacité de
dispersion sont soumis à des fragmentation plus rapide des populations.
4.4 Structuration génétique entre les populations et planctotrophie
Les larves non-planctotrophes ont par définition un cycle holobenthique qui limite les
flux de gènes entre les populations. Toutefois, la non-planctotrophie citée dans la littérature et
inférée à partir de la coquille larvaire n’est pas toujours corrélée à une absence stricte de flux
de gènes. Dans deux cas, Chicoreus et Nassaria, les paramètres de différenciation, bien que
statistiquement significatifs, n’étaient pas plus élevés que ceux observés pour certains
lécithotrophes (groupe D des Bolma). Malgré la structuration significative au sein du genre
Chicoreus, certains des haplotypes étaient partagés par plusieurs populations, preuve de la
capacité de certains non-planctotrophes à disperser. De la même manière, les populations de
l’espèce Nassaria (groupe X) présentent à Lord Howe et au sud de la ride de Norfolk étaient
génétiquement structurées au sein d’une ride et entre les rides. L’analyse de l’arbre
haplotypique montre que certaines populations des rides de Lord Howe et de Norfolk
partagent des haplotypes suggérant l’existence de migrants. Ces échanges pourraient se
réaliser de proche en proche sur de faibles distances géographiques selon par exemple un
modèle « stepping stone » (Kimura, 1953). Pour des espèces non-planctotrophes, de tels
échanges peuvent s’expliquer par exemple par dispersion passive des larves ou des œufs. En
effet, si l’adulte place ses œufs autour d’un substrat remis en suspension (par exemple par
l’effet des courants), les œufs peuvent être dispersés. L’hypothèse de flux de gènes
particulièrement réduits entre les populations des monts sous-marins est donc réfutée.
Cependant la dispersion de ces non-planctotrophes n’a rien de comparable avec la
dispersion des larves téléplaniques. Par exemple les espèces du genre Bursa et l’espèce du
genre Sassia ne présentaient aucune structure génétique entre les deux rides indiquant la
présence de flux de gènes importants entre les deux rides.
Si l’on compare tous les genres, du plus planctotrophe (larve téléplanique) au moins
planctotrophe (développement encapsulé jusqu’à la métamorphose), la structure génétique des
populations est la suivante : pour les espèces du genre Bursa (larve téléplanique), aucune
structure n’est révélée, ni à l’échelle intra ride, ni a l’échelle inter ride (espacées de 700 km
minimum). L’espèce du genre Sassia (larve planctotrophe), présente une légère structure inter
Discussion 30

ide. Les espèces du genre Bolma (lécithotrophe), présentent une forte structure inter ride mais
pas de structure intra ride. Les espèces du genre Nassaria (non-planctotrophes) présentent
une structure inter et intra ride mais des flux de gènes étaient encore inférés entre les deux
rides. Enfin, pour les trois genres (non-planctotrophes) Alcithoe, Cancellopollia, et Chicoreus,
la même structure est observée, même à l’intérieur d’une population. Ainsi, un gradient clair
apparaît (du F le moins fort, vers le F le plus fort) de la structure génétique selon la durée de
la phase planctonique. Ce gradient montre que la dispersion et l’échange des gènes sont en
relation avec la stratégie du développement des larves, et que leur dispersion n’est pas
affectée par des barrières retenant les larves au-dessus du point d’émission.
Ces résultats ne remettent pas en cause l’existence de phénomènes hydrologiques tel
que les colonnes de Taylor, mais suggèrent fortement qu’ils ne limitent pas les flux de gènes
entre les populations. En outre, Dower et Mackas (1996) affirment que les cellules
tourbillonnaires engendrées par les colonnes de Taylor sont généralement soumises à de
l’advection. Ainsi le tourbillon et les particules qu’il contient sont délocalisés de leur point de
formation sur un rayon de 30 km. Les tourbillons générés par les colonnes de Taylor seraient
donc bien plus dispersifs qu’on ne le pensait. D’autre part, pour que le phénomène de
rétention se traduise par une limitation de la dispersion larvaire puis par une structuration
génétique locale, la durée de la rétention devrait couvrir la durée de vie de la larve dans le
plancton. Dans le cas contraire, la dispersion de la larve serait réduite mais non annulée.
Discussion 31

5 CONCLUSION
La méthode Barcode comme aide à l’α-taxonomie classique des gastéropodes a permis
d’acquérir rapidement beaucoup de données génétiques, qui, ont permis de proposer des
hypothèses primaires de délimitation d’espèces que nous avons ensuite confronté à l’approche
de génétique des populations, ainsi qu’aux données morphologiques, écologiques et
géographiques. Cette étude confirme la validité de la méthode. Pour deux espèces,
l’hypothèse d’alpha taxonomie proposée devra néanmoins être confirmée par l’utilisation
d’un gène nucléaire en cours d’analyse au laboratoire.
Ce travail nous a ensuite permis de proposer que la dispersion larvaire des
gastéropodes des monts sous-marins des deux rides n’est pas limitée par la présence de
cellules tourbillonnaires dues aux structures topographiques. L’effet « oasis » décrit par Genin
(2004) est toujours valable, comme cela a été démontré à partir de la biomasse et de la
diversité des Galathés, mais cet effet n’est pas démontré chez gastéropodes. Les monts sous
marins de Norfolk ne sont donc pas caractérisés par un endémisme marqué chez les
gastéropodes. Au contraire, les espèces même non planctotrophes échangent des gènes.
Cependant, la biodiversité importante de ces régions confirme l’intérêt de préserver ces
habitats marins.
Conclusion 32

6 BIBLIOGRAPHIE
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Alcithoe Chicoreus Cancellopollia
Nassaria
D
Nassaria sp
nova(X)
Bgb (D)
EBISCO
Bgb (D)
NORFOLK
Bgi 2 (B)
EBISCO
Bgi 2 (B)
NORFOLK
B. kreipli
(A)
Bgi
(A)
B.
latitudo
B.
fijiensis
B.
quirihorai
S.
remensa
Populations
Ile des pins 8 1 8 1 6
Munida 14 1 8 28 7 5
Crypthélia 8 5 1 2 1 7 8
Brachiopode 3 2 6
Stylaster 3 3 1 12
Antigonia 1 2 6
Jumeau
5 6 2
ouest
Jumeau est 5 24 8 7
Kaimon
9 8 22 2 4 1
maru
Eponge 2 1 3 29
Introuvable 1 4
Zorro 16 1
Athos 14
Porthos 0
Aramis 17
Chesterfield 4 10 2 2 28 6
Bellona
9 3 4 5 1 4
nord
Bellona
2
ouest
Bellona
9 2 3 1
nord ouest
Nova nord 3 4 3 2 1
Nova sud 6 3 1 1
Kelso 3
Capel 4
Landowne 2 2 2
Landowne
5
sud
Lord howe
Total 89 26 23 33 53 5 11 41 17 83 18 16 26 18
Annexe 1 : Individus testés dans les analyses AMOVA, présentés par site et par espèce.

Matériel biologique Analyse N h S Nb pop (Norfolk) Nb pop (Lord Howe) Nb groupe Source de variation Variation (%) F p-value
Sassia remensa
AMOVA 1 89 68 63 1 1 1 Inter pop 1,39
Fst = 0,031* 0,04
Intra pop 98,61
Bursa quirihorai
Bursa fijiensis
Bursa latitudo
Nassaria sp nova(X)
Nassaria miriamae(D)
Alcithoe aillaudorum
Chicoreus boucheti
Cancellopollia gracilis
Bgi (A)
Bgb(D)
AMOVA 2 89 6 8 2 Inter groupe 1,16 Fct = 0,01* 0,02
Intra groupe, inter pop 1,47 Fst = 0,031 0,38
Intra pop 97,37 Fsc = 0,031 0,09
AMOVA 1 49 35 6 0 1 Inter pop 0
AMOVA 1 40 33 0 8 1 Inter pop
Intra pop 100
Intra pop
AMOVA 1 26 10 14 3 3 1 Inter pop 1,11
Intra pop 98,89
AMOVA 1 23 11 19 1 2 1 Inter pop 0
Intra pop 100
AMOVA 1 33 13 13 3 0 1 Inter pop 5,83
Intra pop 94,17
Fst = 0 0,66
Fst = 0 0,25
Fst = 0,01 0,45
Fst = 0 0,61
Fst = 0,05 0,18
AMOVA 2 83 5 2 2 Inter groupe 33,16 Fct = 0,33* 0,00
Intra groupe, inter pop 29,38 Fst = 0,62* 0,00
Intra pop 37,47 Fsc = 0,43* 0,00
AMOVA 1 17 12 1 3 1 Inter pop 22,01
Intra pop 77,99
AMOVA 1 16 5 16 3 0 1 Inter pop 76,06
Intra pop 23,94
AMOVA 1 31 10 13 4 0 1 Inter pop 26,51
Intra pop 73,49
AMOVA 1 18 13 38 2 0 1 Inter pop 71,45
Intra pop 28,55
AMOVA 1 53 27 42 2 0 1 Inter pop 0,05
Intra pop 99,95
AMOVA 1 58 22 30 1 1 1 Inter pop 75,8
Intra pop 24,2
AMOVA 1 41 12 2 0 1 Inter pop 0
Intra pop 100
AMOVA 1 41 10 0 5 1 Inter pop 0
Intra pop 100
Fst = 0,22* 0,02
Fst = 0,76* 0,00
Fst = 0,26* 0,00
Fst = 0,71* 0,00
Fst = 0 0,33
Fst = 0,75* 0,00
Fst = 0 0,34
Fst = 0 0,50
Annexe 2 : Tableau présentant les résultats des AMOVA réalisées : N correspond à l’effectif analysé, H le
nombre d’haplotypes, S le nombre de sites polymorphes, et F le paramètre de différenciation génétique. Les
étoiles représentent la significativité statistique du paramètre F

RESUME
Les monts sous-marins sont des structures topographiques de grande échelle, souvent
associés à des phénomènes hydrologiques suspectés de limiter les flux de gènes par rétention
des organismes au-dessus du mont. L’utilisation de l’outil moléculaire Barcode, par
séquençage du gène COI, a permis de proposer rapidement des hypothèses d’alpha-taxonomie
pour sept genres de gastéropodes marins, et d’analyser pour chacune de ces espèces la
structuration génétique entre les différentes populations. La dispersion des larves de
gastéropodes au niveau des rides de Norfolk et de Lord Howe (ZEE de Nouvelle-Calédonie),
étudiée par une analyse de génétique des populations, ne semble pas affectée par les
phénomènes hydrologiques, mais dépend plutôt de la modalité de développement larvaire de
chaque espèce. L’endémisme observé au niveau des monts sous-marins, et suspecté de n’être
que la conséquence des phénomènes de rétention larvaire, serait en fait dû à des biais
d’échantillonnage. La distribution géographique des espèces moléculaires et des morphes
observés a de plus pu être reliée à des différences bathymétriques.
Mots clés : génétique des populations, monts sous-marins, dispersion larvaire, endémisme,
gastéropodes.
ABSTRACT
Seamounts are topographic structures of great scale, often associated with
hydrological phenomena suspected to limitate gene flows by retention of the organisms above
the mount. The use of the molecular tool Barcode, by sequencing of the COI gene, allow us to
quickly propose assumptions of alpha-taxonomy for seven genus of marine gastropods, and to
analyze for each species the genetic structuration between populations. The dispersion of the
gastropods larvae on the level of the rifts of Norfolk and Lord Howe (ZEE of New
Caledonia), studied by an analysis of populations genetic, does not seem affected by these
hydrologic phenomena, but depends on the larval modality of development observed for each
species. The endemism observed on the level of the underwater mounts, and thought to be
only the consequence of the phenomena of larval retention, would be due to sampling bias.
The geographical distribution of the molecular species and the morphs observed had been
connected to bathymetric differences.
Key words: populations genetic, seamounts, larval dispersion, endemism, gastropodes.