DS0101 - Comprendre et prévoir les évolutions de l'environnement

Décryptage des réseaux symbiotiques au sein des agro-écosystèmes méditerranéens à caroubier – DYNAMIC

Décryptage des réseaux symbiotiques au sein des agro-écosystèmes méditerranéens à caroubier

DYNAMIC a pour ambition de décrypter les facteurs écologiques contrôlant la spécificité d'hôtes et l'efficacité symbiotique, et de proposer de nouvelles pistes pour une ingénierie écologique performante visant la restauration et l'intensification écologique des (agro)écosystèmes.

Comprendre le passé pour élaborer un futur durable

DYNAMIC devrait combler de nombreuses lacunes dans l'écologie des associations symbiotiques du caroubier (recherche fondamentale) et ouvrir de nouvelles pistes pour le développement de stratégies performantes en ingénierie écologique appliquées à la restauration des écosystèmes et à l'intensification des (agro)ecosystèmes (recherche appliquée). Objectifs - Caractérisation de la diversité génétique des caroubiers à l'échelle de la Méditerranée en révélant les unités évolutives significatives - Caractérisation du microbiome symbiotique du caroubier - Décryptage des réseaux écologiques dans les (agro)ecosystèmes à caroubier pour identifier les facteurs contrôlant la diversité alpha et beta du microbiome symbiotique - Évaluation des réseaux symbiotiques artificiels sur la croissance des caroubiers - Dresser des recommandations pour l'ingénierie écologique basée sur la spécificité des interactions symbiote-hôte Impact - Fournir de nouvelles pistes en conservation et intensification écologique des (agro)ecosystèmes méditerranéens, et plus généralement en sylviculture, écosystème et paysage, écologie des plantes, écologie microbienne, et écologie moléculaire - En accord avec la nécessité de mettre en place des recherches multidisciplinaires alliant biologie et informatique pour le développement d'une science intégrative - En forte adéquation avec les directives européennes et nationales visant l'intensification écologique des (agro)ecosystèmes et la conservation de la biodiversité dans les pays méditerranéens - Fortement en ligne avec la stratégie des instituts de recherche français (Cirad, IRD, et Université) pour le développement de la recherche et formation dans les domaines de la conservation et de l'intensification écologique des (agro)ecosystèmes en Europe et plus particulièrement dans les Pays du Sud

Tâche 1 - Coordination, Réseau et Dissémination La tâche 1 couvre toutes les activités de coordination et de gestion liées au projet : organisation, calendrier et respect du plan de travail, questions contractuelles, réunions, rapports, et valorisation des résultats du projet Tâche 2 - Caractérisation et Sélection des (agro)écosystèmes à caroubier La tâche 2 traite des enquêtes/suivis des (agro)écosystèmes à caroubier et de la sélection des sites d'étude dans sept pays en Europe (Italie, France, Espagne), Maghreb (Maroc, Tunisie) et Proche-Orient (Chypre, Liban) Tâche 3 - Diversité génétique du Caroubier La tâche 3 traite de l'histoire évolutive, de la structure et de la diversité génétique des populations de caroubier à l'échelle de la Méditerranée Tâche 4 - Diversité du microbiome symbiotique La tâche 4 a pour but la caractérisation de la diversité du microbiome symbiotique associée aux populations de caroubiers dans le bassin méditerranéen en combinant les nouvelles technologies de séquençage et des approches traditionnelles Tâche 5 - Réseaux écologiques et symbiotiques La tâche 5 traite de l'intégration de l'ensemble des données génétique (plante, microbiome) et environnementale et de leur mise en relation Tâche 6 - Ingénierie écologique et réseaux symbiotiques artificiels La tâche 6 consiste dans l'évaluation expérimentale des performances des réseaux symbiotiques artificiels sur la croissance du caroubier (en conditions contrôlées)

En cours

Améliorer et développer des recherches innovantes sur l'optimisation de la gestion des ressources naturelles et sur l'adaptation aux changements globaux.

Publication dans revues à comité de lecture (4)
1. Baumel et al 2018. Plant Ecology and Evolution, 151(2): 185-193.
2. Di Guardo et al. 2019. Tree Genetics & Genomes 15: 41.
3. Manaut et al. 2015. Ecological Engineering, 79:113-119.
4. Viruel et al 2018. Applications in Plant Sciences, 6(12): e01201.

Publication dans revues de vulgarisation (1)
1. Baumel et al. 2017. La Garance Voyageuse, 118:25-29.

Communications orales (13)
1. Khassali et al. Printemps de Baillarguet, 3-4 juin 2019, Montpellier, France.
2. Sanguin et al. Third Jack R. Harlan International Symposium, 3-7 juin 2019, Montpellier, France.
3. Sanguin H. Animation scientifique GIS-BV Interactions biotiques « La symbiose et les interactions bénéfiques plantes-microorganismes; leurs utilisations dans les sytèmes de cultures«. 06 septembre 2018, Paris, France. (invité)
4. Baumel et al. II Joint Congress on Evolutionary Biology, 19-22 août 2018.
5. Khassali et al. 5èmes Journées Francophones des Mycorhizes, 27-29 juin 2018, Dunkerque, France.
6. Mahé et al. International Conference on Ecological Sciences, 22-25 octobre 2018, Rennes, France.
7. Médail et al. Selinunte International Symposium, 28-30 juin 2018, Selinunte, Sicily. (invité)
8. Baumel et al. XXIV MEDECOS, Human driven scenarios for evolutionary and ecological changes, 31st january to 4th february 2017, Seville, Spain.
9. Médail et al. Les Rencontres de Thuret - 3eme edition, 06-07 juillet 2017, Maison des associations d'Antibes. (invité)
10. Sanguin et al. MicrobiOccitanie 2017, 24-26 avril 2017, Hotel de Région, Toulouse, France.
11. Sanguin et al. International Conference on Ecological Sciences, SFecologie2016, 24-28 october 2016, Marseille, France.
12. Viruel et al. International Conference on Ecological Sciences, SFecologie2016, 24-28 october 2016, Marseille, France.
13. Sanguin et Baumel. Atelier Prospective Biodivmex, 29 octobre au 02 novembre 2015, Saint-Michel-l’Observatoire, France.

Les écosystèmes terrestres méditerranéens sont confrontés à une désertification croissante en raison de l'aggravation des pressions environnementales due aux changements globaux. Les processus de désertification conduisent à une dégradation du couvert végétal, une érosion des sols, un épuisement des ressources nutritives et une diminution de l'activité microbienne. La mise en place de stratégies politiques globales visant à une meilleure gestion des écosystèmes terrestres est donc cruciale pour leur conservation. Dans ce contexte, Ceratonia siliqua L. (caroubier), arbre xérophile adapté au climat méditerranéen, apparaît comme un modèle clé pour les programmes de reboisement / restauration, en raison de sa résistance et de son adaptabilité à des conditions environnementales extrêmes ainsi que de sa forte valeur ajoutée socio-économique.

Le caroubier est une légumineuse non nodulante, fortement dépendante pour sa survie et sa production de la symbiose avec des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA). Ses capacités de fixation biologique de l'azote restent incertaines, mais les CMA pourraient être des "vecteur obligatoires" de bactéries fixatrices d'azote dans le compartiment intracellulaire du caroubier. La gestion des populations de caroubiers est donc étroitement liée à une meilleure compréhension et utilisation (stratégies d'ingénierie écologique) de la communauté symbiotique associée au caroubier.

La principale hypothèse de DYNAMIC est que la différentiation évolutive de la plante au niveau intra-spécifique est un facteur sous évalué pourtant déterminant de la structure et de la diversité de la communauté symbiotique, optimisant l'efficacité symbiotique. Cependant, l'histoire évolutive et la structure de la diversité génétique du caroubier à l'échelle de la Méditerranée demeurent quasiment inconnues. L'isolement géographique, la vicariance à long terme, et la sélection pour l'agriculture sont supposés être les causes d'importantes modifications dans la génétique et la physiologie du caroubier, conduisant à de potentiels changements/adaptation de son microbiome symbiotique. L'objectif global de DYNAMIC est de déchiffrer les réseaux symbiotiques dans les (agro)écosystèmes méditerranéens à base de caroubier, et d'élaborer des stratégies écologiques innovantes basées sur des interactions symbiotiques performantes.

Le projet s'attaque à cette question (i) en révélant les unités significatives d'évolution et la structure génétique des populations de caroubiers à l'échelle de la Méditerranée, (ii) en caractérisant la diversité taxonomique et phylogénétique alpha et beta du microbiome symbiotique du caroubier, (iii) en explorant les liens entre ces paramètres génétiques et les données environnementales afin de déterminer les réseaux symbiotiques et ces leviers (génétique x écologique) et finalement (iv) en testant expérimentalement ces modèles pour optimiser l'efficacité symbiotique dans les cultures de caroubiers. Les investigations sur le terrain seront fonction de l'histoire de la dissémination du caroubier (régions natives et exotiques) et de différents contextes écologiques (forêts, systèmes agroforestiers, plantations). Les réseaux symbiotiques seront caractérisés via la combinaison d'approches moléculaires haut-débit, d'analyses bioinformatiques basées sur des modèles de réseaux écologiques, et de leur application pour développer des stratégies d'ingénierie écologique.

Les perspectives sont une meilleure compréhension des relations génétiques plante-microbiome conditionnant le fonctionnement des écosystèmes et l'identification d'un "SymbiOme" coeur et accessoire. Plus globalement, DYNAMIC apportera de nouveaux éclairages sur les facteurs écologiques régissant la spécificité d'interaction hôte-symbiote et proposera de nouvelles directions pour la mise au point de stratégies performantes en ingénierie écologique appliquées à la restauration des écosystèmes et de l'intensification écologique des (agro)écosystèmes.

Coordinateur du projet

Monsieur Hervé Sanguin (Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

University Saint Joseph University Saint Joseph
L2E - UCAM Laboratory of Ecology and Environment - University of Cadi Ayyad of Marrakesh
University of Catania University of Catania
IMBE Institut Méditerranéen de Biodiversité et d'Ecologie marine et continentale
LSTM Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes

Aide de l'ANR 484 200 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 42 Mois

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