Scénarios pour la dynamique de la biodiversité des forêts européennes sous changement global identifier les points de basculement micro-evolutifs – Tiptree

Les forêts constituent un important réservoir de biodiversité et les arbres, comme organismes clés de voûte ont un impact direct sur la diversité et le fonctionnement des communautés forestières. Prédire la réponse des arbres aux changements globaux (CG) est donc un enjeu scientifique et sociétal crucial. Avec la plasticité phénotypique et la migration, l'adaptation génétique est un élément central de cette réponse, en particulier chez les arbres dont les niveaux élevés de diversité et de flux de gènes pourraient faciliter la propagation de gènes favorables. Cependant, l'existence d’une abondante variation génétique ne garantit pas l'adaptation: si les changements environnementaux sont trop rapides, ou si les modifications génétiques sont trop lentes, la population s'éteindra avant de pouvoir s'adapter. Notre hypothèse est qu'il existe un niveau critique de diversité génétique pour la réponse aux stress environnementaux, qui détermine en interaction avec l'impact démographique du stress la probabilité d'adaptation ou d'extinction. L'objectif principal de Tiptree est d'identifier les points de basculement dans les dynamiques démographiques et micro-évolutives de populations d'arbres, et d'évaluer comment les activités humaines peuvent jouer sur l’interaction entre taux d'évolution et vitesse du CG. Tiptree bénéficie du projet LinkTree (2009-2012) qui étudie la réponse évolutive au CG de plusieurs espèces clés d'arbres forestiers en analysant la variabilité spatiale de gènes candidats pour la tolérance aux stress le long de gradients environnementaux. Mais Tiptree apporte une nouvelle dimension critique, celle du temps, et met l'accent sur la régénération. Chez les arbres, la régénération (de la fécondation au recrutement) est une période clé du cycle de vie, pendant laquelle la sélection devrait être très forte et a le potentiel de catalyser la propagation rapide de nouveautés évolutives. La variabilité génétique disponible chez les adultes et la façon dont elle est transmise, sélectionnée et exprimée chez les juvéniles vont conditionner les propriétés écologiques de l'écosystème en entier pour les prochaines décennies, une échelle temporelle courte difficile à appréhender car elle correspond à des situations de non-équilibre pour organismes à long vie. Plus précisément, nos objectifs sont les suivants :
1) balayer les marges écologiques/géographiques d’espèces majeures d’arbres forestiers dans différentes régions écotypiques (tempérés, boréale, méditerranéenne et tropicale) afin d'identifier des points où de récentes modifications de l'environnement ont provoqué des changements dans la fréquence des allèles sur les gènes d'adaptation et de quantifier ces changements en comparant les caractéristiques génétiques et phénotypiques de parent et de leurs descendants. Nous étudierons les principaux facteurs environnementaux: stress hydrique, régime de température, de tempête / feu de fréquence, les infestations de ravageurs. A partir de populations naturelles et contrôlées (transplantations réciproques, jardins communs), appartenant ou non à des réseaux existants en Europe, nous générerons de grands jeux de données de polymorphismes génomiques en utilisant des approches génomiques innovantes
2) tester l'existence et évaluer l'ampleur des points de basculement pour la dynamique des populations d'arbres à des échelles micro-évolutives, en utilisant une nouvelle génération de modèles couplant des approches de biophysiques, de dynamique des populations et de génétique quantitative. Ces modèles prendront en entrée (i) les scénarios de changement climatique fournis par le GIEC, (ii) les scénarios de gestion forestière établis par notre groupe de gestionnaires et (iii) nos résultats expérimentaux sur la diversité génétique adaptative. La dynamique micro-évolutive des populations d'arbres sera simulée à l'échelle locale et régionale, et permettra de prédire l’évolution des services écosystémiques et de fournir une aide opérationnelle à la gestion.