Relations entre diversité génétique et réponse écologique aux changements environementaux : les arbres forestiers comme modèles d'étude – LINK TREE

Les forêts couvrent environ 25% du territoire de l'Europe, soit environ 117 millions d'ha. Elles sont un réservoir de diversité génétique et peuvent jouer un rôle majeur dans la lutte contre les effets des changements globaux. Leur efficacité va dépendre de la variabilité adaptative disponible et de sa réponse à des pressions de sélection nouvelles au niveau européen. Dans ce projet, nous utiliserons des techniques de séquençage / génotypage à haut débit sur des gènes d'intérêt écologique, ainsi que des méthodes de génétique quantitative pour évaluer les niveaux de variabilité adaptative et les effets sélectifs présents dans les forêts naturelles d'Europe. De même, nous caractériserons les conditions environnementales existant dans les populations que nous étudierons, et identifierons les différences morphologiques et fonctionnelles entre arbres issus de milieux différents. Nous étudierons aussi la répartition spatiale des phénotypes et génotypes, ainsi que celles des variables écologiques structurantes, dans des écosystèmes forestiers modèles. A des fins de généralisation et d'intérêt pratique, ces écosystèmes modèles recouvrent des groupes d'espèces divers : Pinus halepensis, P. pinaster, Abies alba, Picea abies, Quercus petraea et Q. robur. De même, les contraintes écologiques choisies (et les caractéristiques phénotypiques associées) sont capitales dans le cadre des changements climatiques : sécheresse, températures hivernales et régime de feu. En Europe, les scénarios climatiques prévoient des modifications importantes des températures, précipitations et fréquence et intensité des vagues de chaleur. Du fait du lien certain qui existe entre risque d'incendies et climat, un tel scénario indique une augmentation de la période propice aux incendies, des évènements d'extrême gravité au sein de cette période, et un élargissement vers le nord des zones à risque. Les changements climatiques vont très directement affecter l'adaptation des populations locales, particulièrement aux marges nord et sud des aires de répartition. Des parcelles expérimentales permanentes, contenant 5-6 répétitions par gradient écologique, seront installées dans nos écosystèmes modèles en Espagne, France, Italie, Allemagne et Suède. Ils constitueront des laboratoires de terrain de grande valeur en matière de génétique écologique dans des biomes largement représentés en Europe. Autre aspect original de notre contribution, un accent particulier sera mis sur l'échelle spatiale locale. Nos sites experimentaux (des gradients répliqués) échantillonneront des situations locales contrastées (par exemple stress hydrique vs pas de stress) mais seront interconnectés par des flux de gènes contemporains (pouvant atteindre plusieurs km chez les arbres), permettant de minimiser les effets fondateurs, d'origine historique ou d'histoire micro-locale qui auraient pu affecter la réponse adaptative. Enfin, les connaissances apportées par ce projet seront utilisées pour évaluer l'impact des changements globaux sur les forêts en Europe, par des approches de simulation et de modélisation à l'échelle locale. En identifiant des gènes candidats d'intérêt écologique chez des espèces clefs de voute, nous contribuons aux initiatives internationales en cours visant à caractériser la biodiversité à tous ses niveaux d'organisation. Nous pensons apporter à la communauté scientifique, notamment les biologistes de l'évolution, et les écologistes, une meilleure compréhension de la diversité génétique adaptative des arbres forestiers, son rôle dans le maintien des écosystèmes forestiers et comment elle est structurée et affectée par l'environnement. Nous pensons aussi apporter aux gestionnaires forestiers et de sites protégés et aux décideurs politiques, 1) des indicateurs pour la gestion évolutive des écosystèmes et ressources forestières soumis aux changements environnementaux en général et 2) des outils à haut débit efficaces pour le suivi de la diversité adaptative en forêt.