Comparaison de l'évolution des populations de poissons en fonction de l'environnement de domestication. // comparison of fish population evolution according to domestication environments

Topic description

La domestication est centrale pour diversifier l'aquaculture, car elle permet de développer l'élevage de nouvelles espèces. C'est un processus progressif par lequel une population s'adapte aux conditions de captivité au fil des générations, entraînant des modifications phénotypiques sous l'effet du contrôle humain sur les ressources, la reproduction et l'environnement. Ces changements résultent d'une combinaison de sélection naturelle en élevage, de relâchement des pressions présentes en milieu naturel et de sélection artificielle.
Malgré des recherches croissantes, la mise au point de nouvelles espèces pour l'aquaculture reste difficile. La domestication est un processus complexe et souvent mal maîtrisé, ce qui explique de nombreux échecs. Ces échecs peuvent être dus à une mauvaise adaptation aux conditions d'élevage, à des performances reproductives ou de croissance décevantes, ou à des contraintes économiques, éthiques ou réglementaires. Comprendre les dynamiques évolutives de la domestication est donc essentiel pour permettre la diversification de l'aquaculture.
De nombreuses études ont montré que la domestication modifie les phénotypes des poissons : comportement, morphologie, physiologie, phénologie. Ces changements peuvent être d'origine génétique ou épigénétique. Cependant, l'influence des différents systèmes de production sur le processus de domestication et ses mécanismes associés reste peu explorée.
L'aquaculture se pratique dans des conditions très variées : intensive ou extensive, en monoculture ou polyculture, avec aliments formulés ou proies vivantes, en milieu contrôlé ou non, avec ou sans sélection génétique. Ces contextes forment des environnements sélectifs différents, pouvant conduire à des trajectoires évolutives divergentes. Ils peuvent aussi induire des modifications génétiques ou épigénétiques transmissibles.
La domestication peut entraîner l'expression de traits bénéfiques ou néfastes pour l'élevage (ex. : résistance aux maladies, croissance, stress, reproduction, comportement). Étudier l'évolution parallèle ou divergente d'une espèce soumise à différents systèmes d'élevage pourrait aider à identifier (i) les effets phénotypiques récurrents, et (ii) les pratiques favorisant l'apparition de traits souhaitables ou non.
Les laboratoires L2A, URBE, IAM et BAU développent un programme de recherche commun dans le cadre d'un partenariat entre l'Université de Lorraine et l'Université de Namur. Ce programme vise à mieux comprendre les premières étapes de la domestication chez le poisson et ses conséquences, en utilisant le Danio rerio (poisson zèbre) comme espèce modèle.
L'objectif du doctorat est de comparer l'évolution phénotypique et les mécanismes moléculaires sous-jacents chez trois lignées de poissons issues d'une même population ancestrale, mais élevées dans trois environnements de domestication distincts : (i) monoculture intensive, (ii) monoculture extensive, et (iii) polyculture intensive. Ces environnements diffèrent par l'enrichissement, l'alimentation (proies vivantes ou aliments artificiels) et la structure sociale.
L'élevage aura lieu à la Plateforme Expérimentale en Aquaculture (Université de Lorraine), réalisé par le doctorant avec le soutien technique du L2A. Le doctorant développera une approche de phénotypage intégrative ciblant des traits clés : croissance, reproduction, réponses au stress, agressivité.
Comme l'adaptation peut impliquer des processus génétiques, génomiques et épigénétiques (variation génétique, balayages sélectifs, méthylation de l'ADN, régulation du transcriptome), le doctorant explorera plusieurs niveaux d'analyse : diversité génétique, organisation du génome, profils de méthylation, transcriptome et protéome.
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Domestication is a key strategy in aquaculture diversification, enabling the development of production for new species. It is a gradual process by which a population adapts to captivity over generations, leading to phenotypic changes due to human control over resources, reproduction, and environmental conditions. These changes are shaped by natural selection in farming conditions, relaxed wild selective pressures, and artificial selection.
Despite increasing research, developing new fish species for aquaculture remains challenging. Domestication is complex and often poorly controlled, leading to frequent failures. These may arise from poor adaptation to rearing, unmet expectations regarding reproduction, growth, or marketability, or due to economic, ethical, or regulatory constraints. Understanding domestication's evolutionary dynamics is essential for sustainable aquaculture.
Many studies have shown that domestication affects fish phenotypes—behavior, morphology, physiology, and phenology—through genetic or epigenetic mechanisms. However, how different aquaculture systems influence the domestication trajectory and associated mechanisms remains understudied.
Aquaculture is practiced under diverse conditions: intensive vs. extensive, monoculture vs. polyculture, formulated feed vs. live prey, indoor vs. outdoor systems, with or without selective breeding. These variations create selective environments that shape different domestication outcomes across generations. Environmental differences can also induce heritable genetic or epigenetic changes.
As domestication can produce traits that help or hinder aquaculture—e.g., predator avoidance, growth, stress response, reproduction, or disease resistance—studying parallel or divergent evolution under varied farming systems can yield key insights. It may reveal (i) consistent trait changes across systems, and (ii) which practices promote desirable traits.
The L2A, URBE, IAM, and BAU labs have built a research program within an international collaboration between the University of Lorraine and the University of Namur. This program investigates the early stages of fish domestication and its impacts using zebrafish (Danio rerio) as a model.
The PhD project aims to compare phenotypic evolution and molecular mechanisms in three zebrafish stocks from the same ancestral population, reared in three distinct environments designed to mimic common aquaculture systems: (i) intensive monoculture, (ii) extensive monoculture, and (iii) intensive polyculture. These differ in environmental enrichment, feeding (artificial feed vs. live prey), and social structure.
Fish will be reared at the Plateforme Expérimentale en Aquaculture (University of Lorraine) by the PhD student with L2A support. The student will develop an integrative phenotyping approach focused on aquaculture-relevant traits: growth, reproduction, stress responses, and aggression.
Because domestication-driven adaptation may involve genetic, genomic, and epigenetic mechanisms (e.g., genetic variation, selective sweeps, DNA methylation, transcriptome shifts), the student will explore multiple molecular layers. This includes analyzing genetic diversity, genome structure, DNA methylation, and transcriptomic and proteomic profiles.
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Début de la thèse : 01/10/

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Enseignement supérieur