Bastien MACÉ

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Doctorant EPHE - PSL / SPYGEN

Étage 1 - Aile C - Bureau 114

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Google Scholar – ResearchGate – ORCID

Directrice de thèse: Stéphanie Manel (CEFE, EPHE - PSL)
Co-encadrant: Erwan Delrieu-Trottin (CEFE, EPHE - PSL)
Co-encadrante: Alicia Dalongeville (SPYGEN)

 

Projet de thèse : Caractériser la biodiversité dans les ports marins avec l’ADN environnemental

Les zones côtières sont parmi les écosystèmes les plus diversifiés de la planète mais abritent en même temps plus d'un tiers de la population humaine au niveau mondial. Par conséquent, des pressions anthropiques de plus en plus intenses s'exercent sur le littoral, en particulier via l'artificialisation des côtes, bouleversant les communautés biologiques qui y sont associées. La biodiversité des ports marins est notamment très mal connue, et l'objectif de cette thèse est de combler cette lacune grâce à un suivi standardisé rendu possible par la méthode du metabarcoding d'ADN environnemental. Un échantillonnage de l'ensemble du côtier méditerranéen français incluant la Corse a été réalisé afin de caractériser la biodiversité associée aux ports marins ainsi que les facteurs anthropiques et environnementaux influençant cette diversité, en se focalisant sur les communautés de poissons et de crustacés. Les différences d'assemblages entre communautés dans les ports et en dehors permettront d'identifier les espèces propres aux environnements portuaires et celles qui au contraire sont le plus impactées par l'urbanisation en milieu marin. L'hypothèse selon laquelle l'artificialisation entraîne un mécanisme d'homogénéisation biotique sera étudiée. Le potentiel rôle des ports marins comme de site de colonisation précoce des espèces non indigènes sera également exploré.

Les objectifs de cette thèse sont :

  • D’évaluer de façon générale la biodiversité dans les ports et en dehors des ports sur l’ensemble de la façade Méditerranéenne française
  • D’établir une typologie fonctionnelle de la biodiversité portuaire pour différents groupes taxonomiques, et identifier les facteurs environnementaux et anthropiques qui l’influencent
  • D’évaluer le potentiel rôle des ports comme refuge pour certaines espèces ou de sentinelle pour la détection d’espèces non indigènes
  • D’établir une carte de la connectivité potentielle entre les ports et différents habitats naturels adjacents à partir de données paysagères
  • D’évaluer les biais de détection de la biodiversité avec l’ADN environnemental, et identifier les covariables qui les influencent

 

Thesis project: Characterizing seaports biodiversity through environmental DNA

         Coastal areas are among the most diverse ecosystems on Earth but also host one third of the global human population. Consequently, coastlines are under increasing human pressures, particularly because of coastal artificialization, altering the associated biological communities. Seaports’ biodiversity remains notably widely unknown, and the aim of this thesis is to fill this gap through standardized monitoring thanks to environmental DNA metabarcoding. A sampling of the whole French Mediterranean coastline including Corsica was done to characterize seaports-associated biodiversity as well as the anthropogenic and environmental factors shaping this diversity, focusing on fish and crustacean communities. Differences in assemblages between communities inside and outside seaports will allow to identify species that are specific to seaports and on the contrary those that are the most impacted by marine urbanization. The hypothesis according to which artificialization lead to biotic homogenization mechanism will be investigated. The potential role of seaports as early colonization sites for non-indigenous species will also be explored.

The objectives of this thesis are:

  • Provide a biodiversity overview inside and outside seaports along the French Mediterranean coastline
  • Establish a functional typology of seaport biodiversity for different taxonomic groups, and identify the environmental and anthropogenic factors responsible
  • Evaluate the potential implications of seaports in sheltering some species or favoring the establishment of non-indigenous species
  • Build a potential connectivity map between seaports and different neighbor natural habitats from seascape data
  • Assess eDNA-related biodiversity detection biases, and identify the covariables responsible 

 

Publications

Faure, N., Manel, S., Macé, B., Arnal, V., Guellati, N., Holon, F. et al. (2023). An environmental DNA assay for the detection of Critically Endangered angel sharks (Squatina spp.). Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems, 33(10), 1088–1097. https://doi.org/10.1002/aqc.3954

Macé, B., Hocdé, R., Marques, V., Guerin, P.-E., Valentini, A., Arnal, V., Pellissier, L., & Manel, S. (2022). Evaluating bioinformatics pipelines for population-level inference using environmental DNA. Environmental DNA, 4, 674–686. https://doi.org/10.1002/edn3.269

 

Jeanne ROLLAND

photo Dimitri Medetian

Doctorante EPHE - PSL

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Tel. +33 (0)4 67 61 32 63

CEFE/CNRS UMR5175
Etage 1, aile C, bureau 114

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PhD director: Stéphanie Manel (CEFE)

Co-supervisor: David Mouillot (MARBEC)

Co-supervisor: Baptiste Mulot (Beauval Zoo)

 

Projet de thèse: Améliorer les prédictions de la réponse des poissons marins aux changements environnementaux avec l’ADN environnemental : conséquences pour la biogéographie et la conservation

Le réchauffement océanique a des conséquences sur la biodiversité telles que les déplacements d'aire de répartition des espèces. La plupart des espèces de poissons sont ectothermes et font donc partie des espèces les plus sensibles aux changements de température. Toutefois, les difficultés d'évaluation de la biodiversité des poissons dans les océans entraînent de fortes lacunes dans les connaissances, tant sur l'occurrence des espèces que sur les modèles.

Mon projet de thèse vise à surmonter les challenges de la détection des espèces avec l’ADN environnemental, liés à l’incomplétude des bases de données de référence, afin de prédire les changements d’aire de distribution des poissons marins. 

 Plus en détails, les objectifs de ma thèse seront de :

i)Compléter la base de référence génétique déjà initiée depuis près de 4 ans pour les poissons marins, notamment pour les espèces rares et vulnérables, en bénéficiant des spécimens d’aquariums et de musées, et qui cible une séquence nommée TELEO située sur le gène mitochondrial 12S. 

ii)Revisiter les modèles de distribution des espèces en tenant compte de la réévaluation des occurrences avec l’ADNe afin de fournir de nouvelles prédictions actualisées du déplacement des aires de répartition jusqu'à la fin du 21e siècle. 

iii)Lier les déplacements des aires de répartition aux caractéristiques des espèces (mobiles ou non, type d'accouplement, niveau trophique et autres), à l'état de conservation (statut UICN, vulnérabilité à la pêche) et de la phylogénie pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents.

---- English ----

Thesis project:

Improving predictions of marine fish response to environmental change with environmental DNA: consequences for biogeography and conservation

Oceanic warming has consequences on biodiversity such as species range shifts. Most fish species are ectothermic and are therefore among the most sensitive species to temperature changes. However, difficulties in assessing fish biodiversity in the oceans lead to large gaps in knowledge, both in species occurrence and patterns.

My thesis project aims to overcome the challenges of species detection with environmental DNA, related to the incompleteness of reference databases, in order to predict range shifts of marine fish. 

More precisely, the objectives of my thesis will be to:

  1. i) Complete the genetic reference database already initiated for nearly 4 years for marine fishes, especially for rare and vulnerable species, by benefiting from aquarium and museum specimens, and targeting the TELEO1 sequence located on the 12S mitochondrial gene. 
  2. ii) Revisit species distribution models taking into account the re-evaluation of occurrences with eDNA to provide new and updated predictions of range shifts through the end of the 21st century. 

iii) Link range shifts to species traits (mobile vs. non-mobile, mating type, trophic level, and others), conservation status (IUCN status, vulnerability to fishing) and phylogeny to better understand underlying mechanisms.

Letizia LAMPERTI

photo letizia lamperti small

Doctorante EPHE - PSL

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Supervisor : Stéphanie Manel (CEFE)
Co-supervisor : Loïc Pellissier (ETH)

 

 

Thesis project: Machine Learning for biodiversity monitoring.
 
The objective of the thesis is to harness a combination of machine learning approaches to support the development of a fast data pipeline that transforms eDNA metabarcoding data into ecological indicators for ecosystem monitoring. I will develop machine learning to improve the identification of the taxonomic composition of eDNA samples and to link eDNA composition to ecological indicators. Approaches are going to be developed from two case studies: freshwater fishes from French Guyana. This thesis is part of Artificial Intelligence for the Sciences (AI4theSciences) doctoral program run by Université PSL.

Dimitri MEDETIAN

photo Dimitri Medetian

Doctorant EPHE-PSL

Tel. +33 (0)4 67 61 32 63

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CEFE/CNRS UMR5175
Etage 1, aile C, bureau 114

Tel. +33 (0)4 67 61 32 63

 

Supervisor : Claude Miaud (CEFE)

Projet de thèse: Etude de la mobilité de la mégafaune marine grâce au développement d’un capteur passif à ADN environnemental

Mots clés : ADN environnemental, capteur passif, mégafaune marine, parc éolien en mer.

Cette thèse vise à améliorer les connaissances sur la mobilité de la mégafaune marine rare et parfois discrète (mammifères marins, tortues marines, grands poissons…) grâce au développement d’un capteur passif à ADN environnemental (ADNe). L’ADNe correspond à l’ADN naturellement relâché dans l’environnement par les organismes vivants. L’objectif est de capter cet ADN dans le temps afin de détecter les passages de la mégafaune marine et de mieux comprendre ses déplacements.

Cette nouvelle méthode peut permettre de répondre à certains obstacles méthodologiques des inventaires de biodiversité marine (difficultés et coûts d’accès, saisonnalité de la fréquentation, discrétion des taxons…). 

Enfin, ces capteurs serviront également à l’étude des interactions de cette faune avec les activités anthropiques. La fréquentation des parcs éoliens en mer par la mégafaune marine sera ainsi évaluée.

Les objectifs de cette thèse sont donc :

  • De développer et de tester en laboratoire et sur le terrain un capteur passif à ADNe répondant aux contraintes physico-chimiques du milieu marin (salinité, variations de température, courants…)
  • Mettre en place ces capteurs dans le milieu naturel pour obtenir une meilleure compréhension des déplacements de la mégafaune marine dans des contextes variés (aire marine protégée, parc éolien en mer…).

 

---- English ----

Thesis project: Study of marine megafauna mobility thanks to the development of an environmental eDNA passive sampler.

Key words: environmental DNA, passive sampler, marine megafauna, offshore wind farm.

This thesis aims to improve knowledge on rare marine megafauna (marine mammals, sea turtles, large fishes…) thanks to the development of a passive environmental DNA (eDNA) sampler. eDNA is the DNA naturally released in the environment by living organisms. The objective is to capture the DNA over time to detect marine megafauna and to better understand its movements.

This new method can address methodological obstacles of  marine biodiversity inventories (difficulties and costs of access, seasonality, taxa discretion…).

Finally, these sensors will be used to study anthropogenic impacts on megafauna. The frequentation of offshore windfarms by marine megafauna will be evaluated. 

The objectives are:

  • To develop and test in the laboratory and in the field an eDNA passive sampler according to the physio-chemical properties of marine environment (salinity, temperature, streams…).
  • Implement these samplers in the natural environment to better understand the marine megafauna movements in diverse contexts (marine protected area, offshore windfarm…). 

Maurine VILCOT

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Doctorante
CEFE - Université Montpellier
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Encadrement : Stéphanie Manel (CEFE)
Co-encadrement : Fabien Leprieur (MARBEC)

Google Scholar - ResearchGate - ORCID

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Projet de thèse : Sur la diversité à travers les échelles d'organisation biologique : un cas d’étude chez les poissons tropicaux

        Les échelles micro- et macro-évolutives sont régies par des forces évolutives similaires (dérive, dispersion et sélection), il est donc attendu que les patrons de diversité intra- et interspécifique soient liés. Ma thèse porte donc sur l'hypothèse d'un continuum de diversité à travers les différentes échelles d'organisation biologique. Plus précisément, j’explore les relations entre la diversité génétique au sein des espèces et la diversité spécifique au sein des communautés (species-genetic diversity correlations, SGDCs) chez les poissons tropicaux, dans le but d’avancer sur la compréhension des processus sous-jacents à la formation des communautés à travers les différents niveaux d’organisation de biodiversité.

De cette problématique générale s’articulent 3 objectifs de recherche :

  I.  Etudier l’impact de la dispersion sur la corrélation entre diversité génétique et diversité spécifique (SGDCs) chez les poissons des récifs coralliens (ANR-FNS REEFISH)
 II.  Explorer le rôle de la délimitation des communautés dans le continuum micro-macro : application à un poisson d’eaux profondes, Etelis coruscans (ANR SEAMOUNTS)
III.  Examiner le potentiel de l’ADN environnemental comme outil d’étude des patrons de diversité à travers les échelles d’organisation biologique

Mots-clés : génétique des populations, écologie des communautés, écologie marine, β-diversité, macrogénétique, ADNe

 

---- English ----

Thesis project: On the diversity across scales of biological organization: a case study in tropical fishes

         Micro- and macro-evolutionary scales are governed by similar evolutionary forces (drift, dispersal and selection), so intra- and interspecific diversity patterns are expected to be linked. My thesis therefore addresses the hypothesis of a diversity continuum across different scales of biological organization. More specifically, I explore the relationships between genetic diversity within species and specific diversity within communities (species-genetic diversity correlations, SGDCs) in tropical fish, with the aim of gaining a better understanding of the processes underlying community formation across different levels of biodiversity organization.

From this general problem arise 3 research objectives:

  I.  Study the impact of dispersal on the correlation between genetic and specific diversity (SGDCs) in coral reef fish (ANR-FNS REEFISH)
 II.  Exploring the role of community delimitation in the micro-macro continuum: application to a deep-sea fish, Etelis coruscans (ANR SEAMOUNTS)
III.  Examine the potential of environmental DNA as a tool for studying patterns of diversity across scales of biological organization

Keywords: population genetics, community ecology, marine ecology, β-diversity, macrogenetics, eDNA

 

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Publications :

Chase, M. A., Vilcot, M., & Mugal, C. F. (2024). The role of recombination dynamics in shaping signatures of direct and indirect selection across the Ficedula flycatcher genome. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 291(2015), 20232382. https://doi.org/10.1098/rspb.2023.2382

Chase, M. A., Vilcot, M., & Mugal, C. F. (2024). Evidence that genetic drift not adaptation drives fast-Z and large-Z effects in Ficedula flycatchers. Molecular Ecology, n/a(n/a), e17262. https://doi.org/10.1111/mec.17262

Andrello, M., Manel, S., Vilcot, M., Xuereb, A., & D’Aloia, C. C. (2023). Benefits of genetic data for spatial conservation planning in coastal habitats. Cambridge Prisms: Coastal Futures, 1‑38. https://doi.org/10.1017/cft.2023.16

Vilcot, M., Albouy, C., Donati, G. F. A., Claverie, T., Julius, P., Manel, S., Pellissier, L., & Leprieur, F. (2023). Spatial genetic differentiation correlates with species assemblage turnover across tropical reef fish lineages. Global Ecology and Biogeography, 32(4), 535‑547. https://doi.org/10.1111/geb.13637

Morgan-Richards, M., Vilcot, M., & Trewick, S. A. (2021). Lack of assortative mating might explain reduced phenotypic differentiation where two grasshopper species meet. Journal of Evolutionary Biology, 35(4), 509‑519. https://doi.org/10.1111/jeb.13879

Hayden, L., Lochovska, K., Sémon, M., Renaud, S., Delignette-Muller, M.-L., Vilcot, M., Peterkova, R., Hovorakova, M., and Pantalacci, S. (2020). Developmental variability channels mouse molar evolution. ELife. https://doi.org/10.7554/eLife.50103

 

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