Plasticité et adaptabilité à l'effet combiné de la pollution et du changement climatique – POLLUCLIM

Pour répondre à ces objectifs, le projet est structuré en 3 Working Packages :
WP1 : Réponse plastique à l’effet combiné de gradients de température et de polluants
Nous construisons des niches bidimensionnelles sur de large gradient de température x polluant (les 3 polluants sont testés séparément) dans des microcosmes de laboratoire.

WP2 : Adaptabilité à l’effet combiné de gradients de température et de polluants
Nous réaliserons de l'évolution expérimentale en conditions contrôlées en utilisant les données du WP1 pour calibrer les expériences.

WP3 : Rôle de la mutagénèse stress-dépendante dans l’adaptabilité
Nous séquencerons les génomes de lignées testées dans le WP2 au début, au milieu et à la fin de l'expérience.

Les premiers résultats majeurs du projet concernent :

1) Phénomique de Tetrahymena thermophila après exposition aux métaux lourds : Le taux de bioaccumulation est plus important pour le zinc que pour le cuivre, ce qui résulte en une taille cellulaire plus importante. Si la morphologie est moins impactée par une exposition au cuivre, les cellules nagent en revanche plus vite avec des mouvements plus rectilignes, suggérant l’existence d’une stratégie plastique de dispersion plus prononcée en présence de cuivre que de zinc. Nous proposons que différentes stratégies plastiques de résistance sont exprimées par T. thermophila en fonction de l’identité du métal lourd en présence.

2) Génomique de Tetrahymena thermophila : Il existe des hot-spots de polymorphismes dans le MAC correspondant aux régions centromériques des chromosomes MIC suggérant une évolution très rapide de ces régions. Cela peut s’expliquer par une compétition entre chromosomes importante lors de leur transmission (‘centromere drive’). Les gènes codant les protéines en lien avec le milieu extracellulaire évoluent plus vite que le reste du génome, suggérant une adaptabilité importante de T. thermophila aux variations environnementales. Cette importante adaptabilité pourrait être en lien avec le succès écologique important des ciliés.

Non applicable à ce stade

Verdonck R, Legrand D, Jacob S, Philippe H (in press) Phenotypic plasticity through disposable genetic adaptation in ciliates. Trends in Microbiology)

Jacob S and Legrand D (2021) Phenotypic plasticity can reverse the relative extent of intra and interspecific variability across a thermal gradient. Proc R Soc B-Biol Sci, 288:20210428

Les organismes ont toujours été confrontés à des changements de leurs conditions environnementales, que ces changements soient temporels ou spatiaux. Cependant, le nombre et la vitesse des changements d'origine anthropique imposent des pressions sélectives telles que la biodiversité est irréversiblement impactée. Les relevés de biodiversité naturelle montrent en effet que le taux d'extinction des espèces continue d'augmenter. La plasticité et l'adaptabilité sont des processus éco-évolutifs clés qui peuvent limiter les pertes de biodiversité dues aux changements environnementaux. Cependant, peu d'études ont déterminé comment l'effet combiné de stress d'origine anthropique affecte la réponse immédiate et évolutive des organismes. POLLUCLIM a pour objectif d'étudier expérimentalement la réponse à court et à long terme d'un organisme d'eau douce à l'effet combiné du réchauffement climatique et de la pollution. Grâce à des microcosmes de laboratoire abritant un protiste cilié, je déterminerai d'abord la réponse plastique à une augmentation de température et/ou à la présence de polluants (4 polluants différents) pour un panel de génotypes. J'étudierai ensuite la probabilité de 'rescue' évolutif face à ces stress, et déterminerai si l'exposition à un(e) (combinaison de) stress influence la réponse évolutive à d'autres (combinaisons) de stress. Enfin, je relierai les patrons adaptatifs observés aux backgrounds génétiques et à l'effet mutagène des stress. Au final, POLLUCLIM devrait améliorer notre compréhension des patrons de tolérance et d'adaptabilité aux stress multiples d'origine anthropique, ainsi qu'aux mécanismes moléculaires sous-jacents.