Evaluation and monitoring of Amazonian biodiversity using environmental DNA

Au cours des dernières décennies, des avancées technologiques majeures ont transformé notre façon d'évaluer la biodiversité. Des méthodes innovantes comme l'ADN environnemental (ADNe) permettent désormais de réaliser des inventaires non invasifs à grande échelle. Face à l'érosion accélérée de la biodiversité, ces outils sont devenus essentiels pour établir des programmes de suivi robustes. Dans ce contexte, l'ADNe suscite un intérêt croissant pour le suivi de la biodiversité aquatique. Toutefois, des incertitudes persistent concernant la fiabilité des mesures quantitatives et l'interprétation des signaux spatiaux et temporels associés. Cette thèse vise à répondre à ces enjeux en appliquant l'ADNe au suivi de la biodiversité dans les écosystèmes d'eau douce tropicaux, avec un focus sur la Guyane française. Le premier chapitre de cette thèse compare le métabarcoding et la PCR digitale (dPCR) pour évaluer leur efficacité à détecter et quantifier des espèces de poissons. Cette étude constitue la première application de la dPCR en Guyane française, utilisant des espèces menacées du genre Harttiella comme modèle. Les deux approches ont donné des résultats de détection congruents, soulignant leur complémentarité pour le suivi des espèces. Par la suite, nous avons généré des ressources génomiques et développé des amorces spécifiques pour trois poissons d'eau douce exploités en Guyane : Tometes trilobatus, Myloplus rhomboidalis et Hoplias aimara. Sur cette base, nous avons étudié la relation entre les informations semi-quantitatives issues du métabarcoding (nombre de reads et nombre de réplicats de PCR positifs) et les concentrations absolues d'ADNe mesurées par dPCR pour T. trilobatus et M. rhomboidalis. Les résultats ont montré des différences selon les espèces et suggèrent que le nombre de réplicats de PCR peut fournir une estimation approximative de la concentration d'ADNe, même si son usage pour une quantification précise reste limité. Le deuxième chapitre explore la dynamique spatiale de l'ADNe dans de petits cours d'eau. Nous avons pris comme modèle H. lucifer, une espèce de poisson dont l'habitat est limité aux zones de courant rapide, en tête de bassin. Des échantillons ont été prélevés à différentes distances de la population, et le signal d'ADNe a été quantifié via dPCR. Nos résultats montrent que la probabilité de détection diminue avec la distance, confirmant une portée de détection relativement courte (50-100 m). Le troisième chapitre étudie la dynamique temporelle de l'ADNe, en se concentrant sur les variations saisonnières. Vingt sites ont été échantillonnés le long du fleuve Oyapock pendant la saison sèche et la saison des pluies, afin d'analyser l'impact des variations saisonnières sur les communautés de poissons, mammifères et amphibiens. Nos résultats montrent une augmentation de la détection des espèces terrestres pendant la saison des pluies. Ce phénomène illustre le processus de " lessivage " de l'ADNe, correspondant au transport de l'ADN depuis le milieu terrestre vers les rivières via les eaux de pluie. Par ailleurs, l'augmentation du débit, combinée à une baisse de la température durant la saison des pluies, réduit la dégradation de l'ADN et favorise son transport, offrant ainsi une vision plus régionale de la biodiversité. À l'inverse, la saison sèche limite la détection des espèces terrestres, mais restitue une image plus locale de la biodiversité. À notre connaissance, cette étude est la première à démontrer un effet saisonnier aussi marqué sur les estimations de biodiversité par ADNe dans les rivières tropicales, soulignant l'importance cruciale de prendre en compte les paramètres environnementaux lors de l'interprétation des données d'ADNe. Dans l'ensemble, cette thèse contribue à l'amélioration des méthodes d'ADNe en abordant des défis majeurs actuels, tout en proposant des outils directement applicables à la gestion et à la conservation de la biodiversité en milieu tropical.