Variabilité de la sensibilité au Cd et diversité phylogénétique au sein du complexe d'espèces Gammarus fossarum/pulex

International audienceGammarids from the pulex group (e.g. G. pulex, G. fossarum) are commonly used in ecotoxicological tests (both for laboratory and in situ assessment of contaminant toxicity). But this taxonomic group is known to be a highly diversified complex of cryptic species, and affiliation to a cryptic lineage is claimed to be a driving factor for toxicant sensitivity. On one hand, this could contribute to the reported between-population variability in response to contamination in gammarids, and on the other hand, it challenges the representativeness of toxicity tests performed with one experimental population. However studies addressing this issue are often based on few populations, while a quantitative knowledge of the natural range of between-population variability of sensitivity to toxicants is necessary to conclude about the potential confounding effect of the phylogenetic signal in this species group. Unfortunately, such a reliable quantification is often lacking. To answer these questions we proceed here in three steps. First, a broad sample of 18 field populations of G. fossarum/pulex complex has been selected. Particular attention was paid to the selection of populations inhabiting pristine stations spread out at a regional scale taking into account confounding factors. Second, we established lethal responses to cadmium for each population (time- and dose-response curves). Third, we investigated the genetic diversity among and within populations by evaluating nucleotide sequence variation in a neutral marker (COI). From this, the variability of acute Cd-sensitivity appeared to be weak. Genotyping and phylogenetic analysis revealed that our sample of populations covers a wide diversity in the G. fossarum/pulex species complex, notably in lights of reported sequences in literature. Indeed, a high haplotype diversity within and among study populations with several cryptic lineages that can occur sympatrically have been identified. Genetic divergence between cryptic lineages revealed in our study are comparable to interspecific level. Overall, our results sustain that in the particular case of acute Cd toxicity, the phylogenetic signal within the Gammarus fossarum species complex is very weak, and that cryptic interspecies heterogeneity does not constitute a systematic bias in toxicity assessment. In contrast local ecological adaptations should be investigated to understand potential between-population heterogeneity in sensitivity to contaminants in gammarids.L’exposition chronique des populations aux contaminants peut conduire à des modifications de leur sensibilité toxicologique et des changements de leurs traits d’histoire de vie. La possibilité de telles modifications questionne la représentativité environnementale des tests écotoxicologiques, notamment obtenus au laboratoire, et pose la question de l’importance des processus évolutifs en écotoxicologie. Comprendre ces phénomènes, les mécanismes sous-jacents (adaptation, acclimatation), et leurs éventuels effets indirects sur la vulnérabilité des populations, en particulier dans les milieux, est devenu essentiel pour assurer une évaluation du risque écologique associé à la contamination chimique pertinente. Au cours de précédents travaux, nous avons identifié une population de Gammarus fossarum historiquement exposée au cadmium (Cd) (fond géochimique), nous permettant ainsi d’étudier les processus évolutifs induit par la contamination dans un contexte environnemental. Pour répondre à ces questions, nous avons adopté une démarche rétrospective consistant à comparer les niveaux de tolérance au Cd et les traits d’histoire de vie de cette population test vis-à-vis de la variabilité existante entre populations de milieu non contaminé (populations de référence). Pour cela, une vingtaine de populations du groupe Gammarus fossarum-pulex naïves vis-à-vis du Cd ont été sélectionnées à l'échelle régionale (Bourgogne, Rhône-Alpes). Un génotypage des populations (COI) a également été réalisé. Des expositions aigues au Cd au laboratoire, ainsi que des protocoles de génétique quantitative (half-sib design) ont été conduits. Ces expériences ont permis de mettre évidence une augmentation de la tolérance au Cd au sein de la population exposée, tolérance transmissible à la descendance (F1 produits en conditions non-contaminées). Cependant, cette tolérance ne semble pas pouvoir s'expliquer par une adaptation génétique (faible héritabilité de la sensibilité au Cd au sein des populations naïves), mais par une acclimatation physiologique accompagnée d’effets transgénérationnels via l’exposition maternelle. Un suivi de population et la mesure de traits d’histoire de vie ont également révélé une divergence de la population tolérante au Cd par rapport aux populations de référence (décalage dans les distributions de tailles, tendance à une plus grande fertilité et une croissance plus faible). Ces modifications peuvent être interprétées soit comme des coûts de fitness associés à la tolérance au Cd, soit comme une adaptation de la dynamique de cette population. Ces résultats montrent qu'une exposition chronique à la contamination dans le milieu d’une population peut non seulement induire des modifications des sensibilités toxicologiques mais aussi des traits d’histoires de vie, et soulignent l’importance de prendre en compte ces phénomènes dans un cadre écotoxicologique