La circulation océanique permet de reconstruire l’arbre généalogique des populations marines

Les coraux, éponges, algues et herbiers constituent nos paysages littoraux sous-marins où cohabitent des organismes fixés au substrat ou sédentaires à l’état adulte (mollusques, crustacées et poissons côtiers). Durant leur premier stade de vie, la majorité de ces espèces marines se disperse. Sous forme de propagules (œufs, larves, graines, etc.), elles sont transportées par les courants océaniques sur de grandes distances. La connectivité, processus qui caractérise ces échanges d’individus et de leurs gènes dans l’espace, est cruciale dans la structure spatiale, la dynamique démographique et la diversité génétique de ces populations marines. Dans le contexte actuel de perte de biodiversité, nous devons ainsi comprendre comment le matériel génétique se transmet dans l’espace d’une population à une autre, mais aussi dans le temps d’une génération à une autre.

Une équipe de scientifiques, dont certains CNRS-INSU (voir encadré), a utilisé un modèle biophysique permettant d’obtenir une représentation réaliste du transport dû aux courants grâce à des simulations de la circulation océanique. Couplé avec des outils issus de la théorie des graphes, l’équipe a défini des probabilités de connexions génétiques résultant d’évènements successifs de dispersion (Fig. 1a, b). La connectivité filiale (probabilité qu’une population soit parente à une autre) a été distinguée de la connectivité coalescente (la probabilité que deux populations partagent des « ancêtres » communs). Ces modèles innovants ont permis de reconstruire le flux de gènes d’espèces représentatives de la biodiversité de l’écosystème côtier méditerranée, ensuite comparé à des observations de différenciation génétique préexistantes.  

En reconstruisant les arbres généalogiques des populations marines, la connectivité coalescente nouvellement définie présente de meilleures prédictions de flux de gènes comparées aux modèles antérieurs (Fig. 2). La vitesse du flux de gènes est plus rapide que ce que l’on pensait (d’une dizaine à une centaine de kilomètres par génération) ce qui suggère que la capacité d’adaptation des populations marines aux changements climatiques pourrait être plus rapide qu’envisagée jusqu’à présent. Les structures génétiques observées à petite échelle ne seraient donc pas dû à des barrières de transport mais plutôt à de l’adaptation aux contrastes environnementaux abrupts, suggérant une possible plasticité de la diversité génétique en quelques générations de dispersion. Ce modèle offre  une solution numérique flexible et économique pour comprendre et possiblement prédire la future réorganisation spatiale de la biodiversité due au changement global, contribuant ainsi à améliorer la gestion et à la protection des écosystèmes.