Structures d’accueil : ISYEB (Institut de Systématique, Évolution, Biodiversité) & CESCO (Centre d’Ecologie et des Sciences de la Conservation)
Lieu du stage : Station marine de Concarneau
Encadrement : Morgane Durand (ISYEB) et Baptiste Frattini (CESCO)
Durée : 6 mois
1. Contexte
La faune benthique cryptique, c’est-à-dire l’ensemble des organismes sessiles ou mobiles colonisant les interstices et surfaces cachées des habitats rocheux ou récifaux, reste l’un des compartiments les moins connus de la biodiversité marine. Cette lacune est particulièrement marquée en milieu polaire et subpolaire, où l’accès aux fonds et les conditions logistiques limitent fortement les efforts d’échantillonnage.
Ce stage s’inscrit dans le cadre d’un projet de thèse consacré à l’étude de la microfaune cryptique benthique, avec un focus sur les espèces pionnières impliquées dans les premiers stades de colonisation. Le projet vise à combiner des approches morphologiques et moléculaires (barcoding, metabarcoding) pour l’inventaire taxonomique, et l’analyse d’images pour caractériser les dynamiques de colonisation benthique, à l’échelle de l’océan Austral, sur trois sites contrastés :
• Dumont d’Urville, Terre Adélie (Antarctique de l’Est)
• Île du Roi George, Shetland du Sud (Péninsule Antarctique)
• Îles Kerguelen (Subantarctique)
Cette approche multi-sites permet d’interroger l’existence de patterns communs/similaires ou au contraire de trajectoires écologiques contrastées de colonisation à l’échelle de l’océan austral.
Pour standardiser ces comparaisons, le projet s’appuie sur les ARMS (Autonomous Reef Monitoring Structures), dispositif de suivi normalisé développé initialement dans le cadre du réseau international Census of Marine Life/Smithsonian, puis largement adopté par les réseaux de biosurveillance benthique. Un ARMS est constitué d’un empilement de plaques de PVC séparées par des intercalaires, mimant la structure tridimensionnelle et les interstices d’un habitat récifal ou rocheux naturel. Immergé sur le fond pendant une durée déterminée, l’ARMS est colonisé progressivement par la faune et la flore environnante, offrant un support standardisé, réplicable et comparable entre sites pour étudier l’assemblage des communautés et leur succession écologique dans le temps.
Dans la baie de Fildes (île du Roi George), 4 ARMS ont été immergés à 20 m de profondeur entre 2023 et 2026 : 2 ARMS ont été récupérés après 1 an, et 2 ARMS après 2 ans et 3 ans respectivement.
2. Problématique et objectifs
La colonisation des substrats nus en milieu polaire reste mal caractérisée, notamment concernant :
• L’identité et la succession des espèces pionnières
• Les dynamiques temporelles de recrutement
Objectifs du stage :
• Analyser par photo-quantification (à l’aide de TagLab) l’évolution de la couverture, de la richesse et de la composition des communautés sur les faces des plaques d’ARMS en fonction du temps d’immersion
• Identifier les taxons pionniers et caractériser les trajectoires de succession écologique
• Comparer ces données morphologiques avec les résultats de barcoding et de metabarcoding (ADN extrait des raclages de plaques) obtenus sur ces mêmes ARMS
• Discuter les complémentarités et biais respectifs des deux approches (couverture taxonomique, résolution taxonomique…)
• Comparer ces données à celles obtenues selon les mêmes protocoles et pipelines bioinformatiques à Dumont d’Urville
3. Matériel et méthodes
Matériel biologique : photographies haute résolution des 17 faces exploitables pour chacun des 4 ARMS, soit 68 faces à analyser, associées aux données moléculaires déjà disponibles (ou en cours d’acquisition) issues de barcoding et de metabarcoding sur les mêmes structures. + collection de photo par morphotypes.
Approche photo-analytique :
• Segmentation et annotation des images sous TagLab (outil semi-automatisé de segmentation d’images)
• Constitution d’une bibliothèque de morphotypes de référence
• Calcul de métriques de colonisation : pourcentage de couverture, richesse en morphotypes, indices de diversité, taux de recouvrement par taxon/groupe fonctionnel
• Analyses statistiques univariées et multivariées (type PERMANOVA, NMDS) à l’aide de divers descripteurs de la diversité (diversité alpha, bêta) pour étudier les communautés selon la durée d’immersion et la position des faces (orientation : dessus/dessous)
Approche moléculaire (données mises à disposition) :
• Barcoding standard (COI)
• Metabarcoding multi-marqueurs (COI, 16S, 18S, rbcL)
Analyse intégrative :
• Confrontation des listes taxonomiques par les deux approches
• Évaluation des concordances/discordances (taxons détectés uniquement en moléculaire, ou uniquement en morpho/photo-analyse)
4. Compétences mobilisées et acquises
Écologie benthique, écologie des communautés, taxonomie/identification morphologique, traitement d’image (TagLab), notions de bio-informatique pour l’exploitation de données de metabarcoding, statistiques écologiques (R), rédaction scientifique
5. Profil recherché
Étudiant·e de M2 en écologie marine, biologie des populations/biodiversité, ou biologie évolutive, avec un intérêt naturaliste et/ou en bio-informatique. Une première expérience en analyse d’image ou en R serait un plus, mais n’est pas indispensable.
6. Conditions d’accueil
L’ensemble des ressources matérielles nécessaires au bon déroulement du stage sera mis à disposition de l’étudiant·e, comprenant un poste de travail informatique ainsi qu’un espace de bureau. En revanche, le logement à Concarneau n’est pas pris en charge dans le cadre de ce stage et reste à l’organisation de l’étudiant·e.
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