Diversity and phylogeography of Southern Ocean sea stars (Asteroidea)

Comment les especes sont-elles distribuees sur les fonds marins de l’Ocean Austral ? Quels sont les facteurs qui peuvent expliquer leur distribution ? Ces questions, centrales en macroecologie sont d’autant plus pressantes que les regions polaires sont actuellement soumises a de rapides changements environnementaux. L’objectif principal de cette these etait de decrire et de caracteriser les grands patrons de distribution des especes d’etoiles de mer a l’echelle de l’Ocean Austral tout en considerant un trait d’histoire de vie en particulier : la strategie de reproduction. Dans ma these, je teste l’hypothese que les capacites de dispersion contrastees entre especes a developpement direct (incubantes) et celles a stade larvaire pelagique dans leur developpement (dispersantes) induisent des motifs de distribution distincts, permettant ainsi de mettre en evidence un facteur determinant de leurs distributions. J’ai utilise a la fois des approches biogeographique (basee sur un jeu de donnees de 14 000 occurrences) et phylogeographique (pour cinq genres : Diplasterias, Notasterias, Lysasterias, Bathybiaster, Psilaster) a l’echelle de l’Ocean Austral et mes resultats montrent que 1) de maniere generale, les etoiles de mer presentent les memes motifs biogeographiques que ceux deja mis en evidence chez d’autres groupes d’invertebres marins benthiques tels que l’isolement de la Nouvelle Zelande, la forte richesse specifique dans la region de l’Arc de la Scotia chez les especes incubantes, la differenciation entre les faunes Est et Ouest Antarctiques, et les affinites fauniques entre le sud de l’Amerique du Sud et les iles subantarctiques. Les asteries presentent un niveau d’endemisme moins eleve que precedemment avance, avec 29% d'especes endemiques dans la Zone Antarctique seulement. Les patrons de distribution sont fortement influences par la strategie de reproduction et different en fonction du niveau taxonomique considere, mettant en evidence le role sous-jacent de certains facteurs historiques. 2) La strategie de reproduction ne semble pas affecter les niveaux de diversite genetique ni la richesse specifique elle-meme mais plutot leur structuration spatiale. L’histoire evolutive des especes est le resultat de leur strategie de reproduction. Les patrons phylogeographiques des especes dispersantes peuvent etre expliques par differents scenarios impliquant des voies de colonisation profondes, de la bipolarite ou du cosmopolitisme, et l'emergence en zone subantarctique pour le genre Bathybiaster ; des echanges fauniques entre Antarctique et Nouvelle Zelande a travers le Front Polaire pour le genre Psilaster. Les motifs presentes par les especes incubantes suggerent l'existence d’un passage trans-antarctique precedemment etendu entre les mers de Ross et de Weddell pendant le Plio-Pleistocene. Ces resultats mettent aussi en evidence, pour la premiere fois, que la Mer de Weddell est peuplee d’un melange de faunes originaires d’Est et Ouest Antarctique. Enfin, j’utilise une approche exploratoire pour analyser la phylogenie et la phylogeographie de toute la classe des Asteroidea afin de comprendre son origine et son evolution dans l’Ocean Austral. Je mets en evidence la variete des chemins evolutifs suivis par les etoiles de mer pour coloniser, se diversifier et evoluer dans l’Ocean Austral. Je demontre par la meme occasion que leur richesse specifique n’est pas correctement evaluee dans l’Ocean Austral, ce qui est egalement tres certainement le cas aussi dans les autres oceans. Je demontre aussi que la diversite des etoiles de mer australes actuelles est en grande partie le resultat de diversifications recentes. L’ensemble de ces resultats m’amene a remettre en question plusieurs grands principes biogeographiques jusqu'ici reconnus pour les faunes de l’Ocean Austral, soulignant egalement la necessite d'adopter des approches a tres large echelle dans ce genre d'etude.