Populations fragmentées et syndromes dispersants : des gènes à la dynamique des métapopulations – FRADISYN

Ce projet utilise un système de populations expérimentales de lézards vivipares connectées pour mesurer la dispersion au sein d’un paysage fragmenté. Cette approche expérimentale permet de mesurer de nombreux traits phénotypiques, de collecter des échantillons génétiques et de connaitre les décisions de dispersion pour l’entièreté des individus. Cela permettra d’identifier les traits phénotypiques spécifiques des dispersants, en particulier les traits comportementaux, et d’étudier les polymorphismes de séquence et d’expression des gènes impliqués dans ces traits.

Nous avons identifié des caractéristiques phénotypiques des dispersants, comparés aux résidents, qui varient avec les causes environnementales de la dispersion tels qu’une queue plus longue seulement chez les dispersants fuyant un habitat maternel avec un risque de prédation ou des préférences natales pour des températures moins élevées chez les dispersants quittant des conditions climatiques plus chaudes. Ces relations avec le comportement de dispersion s’expliquent une diminution des coûts ou une augmentation des bénéfices de la dispersion.

Ces résultats sont essentiels dans la prédiction des conséquences d’une fragmentation du paysage et du réchauffement climatique. Ces résultats montrent que les individus permettant les connections entre parcelles d’habitats suite à une modification du climat peuvent avoir un phénotype spécifique et ne pas représenter un échantillon aléatoire des individus d’une population. La prochaine étape est d’étudier les déterminants génétiques et environnementaux de ces ‘syndromes dispersants’ pour mieux comprendre leurs impacts dans un contexte de changement global.

Bestion E., Clobert J., and J. Cote. 2015. Dispersal response to climate change: scaling down to intraspecific variation. Ecology Letters. In press.

A la naissance, certains juvéniles préfèrent des températures élevées, d’autres des températures plus froides. Nous montrons que les juvéniles préférant des températures basses dispersent plus d’habitats à climat chaud, climat prédit pour 2080, que d’habitats à climat actuel. Le pattern inverse est observé pour les juvéniles préférant des températures élevées. Ces résultats prédisent une variabilité des réponses face à un réchauffement climatique. Nous proposons d’intégrer la variation phénotype au sein d’une espèce dans les modèles de déplacement d’aire de distribution.

La perte et la fragmentation de l’habitat sont des menaces majeures affectant plus de 85% espèces terrestres en danger and donc menaçant la biodiversité. Par exemple, 40% du couvert forestier initial a été perdu à cause des activités humaines. Le problème de la perte d’habitat est empiré par la fragmentation des habitats qui résulte en des sous-populations petites et isolées avec des possibilités de dispersion réduites. Les populations fragmentées suivent une dynamique de métapopulation qui dépend des extinctions locales, de la dispersion vers des parcelles localement éteintes (colonisation) et vers des parcelles existantes (renforcement). La dispersion réduite peut empêcher la recolonisation de parcelles d’habitat dans lesquelles les sous-populations sont éteintes, ayant pour conséquences des extinctions stochastiques locales et finalement globales. La fragmentation de l’habitat affecte donc la présence des espèces par l’isolation des parcelles d’habitat. Dans FRADISYN, nous étudions les processus de dispersion, le mécanisme adaptatif permettant de connecter les parcelles et ainsi aux espèces de surmonter l’isolation spatiale. Nous avons pour but d’intégrer la variabilité interindividuelle les décisions de dispersion, une récente avancée de la théorie de la dispersion, dans la dynamique des populations fragmentées. Une telle variabilité interindividuelle provient de la variabilité des traits phénotypiques déterminant le succès des individus dans diverses conditions écologiques, et en retour, produisant les différences entre individus de sélection d’habitat. Ces associations entre phénotype et préférence d’habitat, nommés syndromes dispersants, vont affecter la dynamique des métapopulations. Nous prédisons que la colonisation et le renforcement sont faits par des individus aux syndromes différents. Nous avons pour but d’étudier expérimentalement, pour la première fois, l’hétérogénéité des syndromes dispersants, en explorant les relations entre traits phénotypiques et préférences d’habitat, entre préférences d’habitat et valeurs adaptatives et les mécanismes produisant et maintenant l’hétérogénéité des syndromes dispersants. Notre projet utilisera une approche intégrative utilisant des analyses moléculaires, comportementales et modélisatrices. Nous allons d’abord quantifier les relations entre préférences d’habitat et types comportementaux, des traits phénotypiques impliqués dans les décisions de dispersion. Nous étudierons ensuite 1) le rôle du polymorphisme de séquence et d’expression de gènes impliqués dans les molécules neurologiques dans la production de ces relations, 2) l’héritabilité, la constance et les effets sur la performance des syndromes dispersants pour expliquer leur maintenance. Finalement, nous intégrerons les résultats de ces tâches dans la dynamique des métapopulations avec des approches expérimentales et modélisatrices. Le succès de FRADISYN nécessite une diversité de connaissances apportées par une équipe de jeunes chercheurs de deux laboratoires (EDB et SEEM) et un système unique et innovateur de métapopulations expérimentales disponible à SEEM. Ce projet va relier la connaissance et les capacités techniques des deux laboratoires pour développer le lien entre écologie des populations, comportementale et évolutive. Vu l’importance de la dispersion dans la capacité d’adaptation aux environnements changeants, il est nécessaire d’adopter une vision plus intégrative des processus de dispersion pour comprendre comment, après une fragmentation, les espèces peuvent surmonter l’isolation entre parcelles d’habitat pour augmenter la connexion au sein du paysage. FRADISYN propose une approche innovatrice qui intègre explicitement la variation phénotypique au sein d ‘une espèce dans la modélisation de la dynamique de populations fragmentées. Nous pensons que nos résultats seront d’un grand intérêt pour les communautés scientifiques et qu’ils seront publiés dans des revues de haut niveau.