Sujet de thèse : Empreinte urbaine sur la biodiversité marine : une approche par ADN environnemental en Méditerranée française

Les écosystèmes côtiers, véritables mosaïques d'habitats, sont des réservoirs majeurs de biodiversité.  Ils sont toutefois soumis à de fortes pressions anthropiques, liées notamment à la concentration des populations humaines sur les littoraux. L'urbanisation n'épargne donc pas le milieu marin, et s’exprime par une intense artificialisation des côtes, accompagnée de multiples pollutions et perturbations. Le remplacement des substrats naturels par des structures artificielles modifie profondément l'hétérogénéité des habitats, avec des conséquences potentielles sur la composition des communautés et les processus écologiques qui les structurent. En milieu terrestre, l'écologie urbaine a largement documenté les effets de l'urbanisation sur la biodiversité, qui se traduisent généralement par une réorganisation des communautés favorisant les espèces généralistes au détriment des spécialistes, pouvant conduire à une homogénéisation biotique à l'échelle régionale. Au niveau intraspécifique, l'isolement des habitats urbanisés est également associé à une différentiation génétique accrue et à une réduction de la diversité génétique des populations. En revanche, les conséquences de l'urbanisation sur la biodiversité marine demeurent encore peu documentées : la biodiversité des espaces côtiers artificialisés, comme les ports, reste largement méconnue, et les processus écologiques associés sont peu étudiés.

                Cette thèse vise à caractériser l'empreinte de l'urbanisation sur la biodiversité marine à différentes échelles d'organisation biologique en mobilisant le metabarcoding de l'ADN environnemental (ADNe). Elle s'appuie sur des données collectées en Méditerranée française et cible une large diversité d'organismes. Le premier chapitre développe des modèles d'occupancy adaptés aux données d'ADNe afin de prendre en compte les faux négatifs, c'est-à-dire les cas où une espèce présente n'est pas détectée. Synthétisés dans un package R, ces modèles permettent d'estimer les probabilités de présence et de détection des espèces et de déterminer l'effort d'échantillonnage minimal nécessaire pour détecter les espèces de manière fiable. Le deuxième chapitre examine les effets locaux de l'urbanisation en comparant la structure des communautés de poissons, de métazoaires, d’eucaryotes et de procaryotes entre des ports et des réserves marines. Si le nombre d'espèces observées est comparable entre les deux types d'habitats, des différences marquées de composition apparaissent pour l'ensemble des groupes étudiés, révélant une profonde réorganisation des communautés en contexte urbanisé. Le troisième chapitre élargit l'analyse à l'échelle régionale de la Méditerranée française pour étudier l'homogénéisation biotique. Si les ports abritent localement davantage d'espèces de poissons, leurs communautés se ressemblent nettement plus entre elles à l'échelle régionale, tant sur le plan taxonomique que phylogénétique. Enfin, le quatrième chapitre explore les conséquences de l'urbanisation au niveau intraspécifique à l'aide d'une approche de métaphylogéographie appliquée aux communautés d'eucaryotes. En exploitant un marqueur présentant une variabilité intraspécifique suffisante, les analyses montrent une différentiation génétique marquée entre les populations des ports et celles des habitats extérieurs, ainsi qu'entre les différents ports, suggérant une connectivité limitée entre les populations portuaires et extérieures.

                Cette thèse apporte un cadre original pour étudier les effets de l'urbanisation sur la biodiversité marine, combinant le metabarcoding de l'ADNe, l'écologie des communautés et la métaphylogéographie. Elle révèle que les cadres conceptuels issus de l'écologie urbaine peuvent s'appliquer avec pertinence au milieu marin.

Mots-clefs : urbanisation – communautés marines – homogénéisation biotique – ADN environnemental – metabarcoding

Publications

Macé, B., Delrieu-Trottin, E., Mouillot, D., Valentini, A., Bruno, M., Velez, L., Avouac, A., Deter, J., Bockel, T., Orblin, M., Boissery, P., Le Roux, G., & Manel, S. (2026). Cities at Sea: Coastal Urbanization Generates Local Biodiversity Hotspots but Homogenizes Marine Fish Communities Regionally. Global Change Biology, 32(6), e70965. https://doi.org/10.1111/gcb.70965

Macé, B., Manel, S., Valentini, A., Rocle, M., Roset, N., & Delrieu-Trottin, E. (2026). NeMO: A Flexible R Package for Nested Multi-Species Occupancy Modeling and eDNA Study Optimization. Environmental DNA, 8(3), e70326. https://doi.org/10.1002/edn3.70326

Manel, S., Gauthier, J., Benestan, L., Dubois, M.-P., Romant, L., Macé, B., Bruno, M., Arnal, V., Testud, G., Garcia, M., Carrasquer Puyal, I., Bilat, J., Miaud, C., & Alvarez, N. (2025). An enrichment-based capture method from nuclear environmental DNA presents new opportunities for population genomics: A case study on the common frog. Methods in Ecology and Evolution, 16, 1106-1115. https://doi.org/10.1111/2041-210X.70039

Macé, B., Mouillot, D., Dalongeville, A., Bruno, M., Deter, J., Varenne, A., Gudefin, A., Boissery, P., & Manel, S. (2024). The Tree of Life eDNA metabarcoding reveals a similar taxonomic richness but dissimilar evolutionary lineages between seaports and marine reserves. Molecular Ecology, 33(12), e17373. https://doi.org/10.1111/mec.17373

Faure, N., Manel, S., Macé, B., Arnal, V., Guellati, N., Holon, F., Barroil, A., Pichot, F., Riutort, J.-J., Insacco, G., Zava, B., Mouillot, D., & Deter, J. (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(3), 674–686. https://doi.org/10.1002/edn3.269