Génétique écologique des arbres forestiers : interactions entre flux de gènes et variabilité environnementale dans la détermination de l’adaptation locale et du potentiel d’adaptation – FLAG

«Il y aura deux pahses expérimentales, abordant des questions de génomique des populations et de génétique quantitative, et une phase e modélisation, qui définira les processus qui maintiennent la diversité génétique et prédira les changements futurs.
Des marqueurs génétiques seront utilisés pour caractériser des peuplements naturels de chaque espèce, dans des sites naturels présentant des gradients environnementaux. Cela permettra d'estimer le nombre de locus soumis à sélection et d'identifier les polymorphismes associés à l'adaptation à l'environnement.
Des études de génétique quantitative classique seront appliqués à des tests de descendances in situ (transplantations réciproques et tests de provenances) pour verifier les rlations entre traits, locus et environnement. L'intensité des phénomènes de sélection et migration sera modélisée par des méthodes avancées ; cela nous permettra d'obtenir des prédictions sur l'impact des futurs changements climatiques sur la diversité.«

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Les gradients et les mosaïques environnementaux déterminent le niveau et la distribution de la diversité génétique adaptative. Une vaste littérature décrit les variations des flux de gènes en fonction des gradients et l’interaction entre sélection locale et flux de gènes global. On suppose que des populations qui évoluent soussélection divergente doivent rester isolées longtemps pour que la divergence devienne manifeste. Des pools génétiques différenciés à cause d’environnements contrastés sont un réservoir de diversité génétique et donc favorisent le maintien du potentiel adaptatif des espèces. La mesure et la modélisation de la divergence entre populations soumises à des conditions écologiques divergentes est essentiel pour prédire les réponses adaptatives des populations aux changements globaux.
Le remplacement des variantes génétiques en fonction des gradients a traditionnellement été étudié à l’échelle régionale ou globale. Toutefois, il est raisonnable de penser que, pour des espèces à cycle biologique long, la grande quantité de diversité intra-populationnelle observée est en partie maintenue par la sélection. les conditions environnementales peuvent varier sur une échelle spatiale comparable à la distance moyenne des flux de gènes, créant ainsi les conditions pour une interaction entre sélection et flux de gènes. Dans ces conditions, la différenciation locale entre sous-populations pour des caractères adaptatifs et pour les gènes pourrait être maintenue malgré les flux de gènes, et dans certains cas grâce à eux. Une combinaison de génétique écologique et du paysage permet d’aborder ces phénomènes, qui ont été observés chez un certain nombre d’espèces.
Les stratégies pour modéliser la force de la sélection demande une connaissance préalable des locus sous sélection. Les techniques de séquençage de nouvelle génération, combinées avec un échantillonnage intensif des populations, peut conduire à l’identification de ces locus par des approches de génomique des populations, même pour des espèces non modèles. La production de génotypes pour des SNP ou même pour un grand nombre de séquences pour des centaines d’individus est devenu relativement simple et peu couteux. Les outils de la génétique quantitative peuvent désormais être utilisés pour valider l’association entre fréquences des SNP, valeurs phénotypiques et gradients environnementaux. Le temps est donc venu de poser ces questions centrales pour la génétique écologique directement dans des espèces écologiquement importantes.
Ce projet a pour but d’étudier les effets complexes de la sélection sur les génomes de neuf espèces clefs d’arbres forestiers représentant quatre grands écosystèmes terrestres. Nous abordons ici la question de comment les forces sélectives déterminent la distribution de la diversité dans des environnements contrastés, et nous proposons d’estimer la proportion du génome qui subit une sélection divergente, ainsi que d’identifier les gènes soumis à sélection. Nous proposons une utilisation originale des outils de la génétique quantitative (transplantations réciproques et plantations comparatives) afin de valider le rôle fonctionnel des polymorphismes soumis à sélection. L’intensité des processus migratoires et adaptatifs sera modélisée et nous permettra d’obtenir des prédictions concernant la réponse des forêts aux changements climatiques. Nous nous concentrons ici sur des gradients de disponibilité en eau et de température dans des biomes particulièrement sensibles, c'est-à-dire le Plateau des Guyanes, la Méditerranée, l’Afrique sub-saharienne et le Cerrado brésilien, qui subissent des grandes variations climatiques saisonnières et vont subir des changements globaux rapides dans le futur proche. Etudier la réponse adaptative des populations actuellement distribuées sur des gradients environnementaux est donc un outil essentiel pour comprendre comment le potentiel adaptatif des espèces déterminera l’impact des changements globaux sur les populations naturelles.