Comment l’autofécondation affecte-t-elle l’adaptation : Conséquences génétiques et démographiques – SEAD

La capacité d’une population à s’adapter à un changement environnemental dépend de plusieurs facteurs tels sa taille, sa diversité génétique ou son système de reproduction, en particulier le taux d’autofécondation. Les plantes à fleur présentent une grande diversité de systèmes de reproduction, depuis l’allogamie stricte jusqu’à l’autogamie prédominante, et presque la moitié des espèces peuvent s’autoféconder à des taux variés. Cependant, la panmixie reste une hypothèse classique et la façon dont l’autofécondation interfère avec les processus adaptatifs reste largement incomprise. D’une part, l’âge récent des lignées autogames semble indiquer que les espèces autogames perdent la capacité à s’adapter à des environnements changeants. A l’inverse, la forte proportion d’autogames parmi les plantes domestiquées suggère que l’autofécondation pourrait faciliter l’adaptation à l’exploitation par l’homme. Les conséquences de l’autofécondation sont effectivement multiples et complexes. Tout d’abord, elle façonne la variance génétique d’une population, mais aussi l’interaction entre la sélection et la dérive génétique ou la migration. Par ailleurs, elle a une forte propension à altérer la démographie des populations, parce la dépression de consanguinité et la dépression hybride affectent les paramètres démographiques individuels. Les impacts génétiques et démographiques de l’autofécondation pèsent simultanément sur la probabilité d’adaptation aux variations environnementales, qui dépend d’une course entre le processus adaptatif et le déclin des populations. Une meilleure compréhension des impacts de l’autofécondation est donc essentielle pour prédire le devenir des espèces autogames dans le contexte actuel de changement global et pour améliorer les stratégies de conservation et de gestion des populations naturelles et cultivées.
Dans ce projet, nous proposons de nous attaquer à trois grandes questions relatives à l’impact de l’autofécondation sur les processus adaptatifs, à travers une combinaison de développements théoriques et d’analyses fines chez trois espèces. Nos modèles d’étude comportent deux espèces fortement autogames, et une espèce partiellement autofécondante, toutes les trois impliquées dans un processus d’adaptation à des changements environnementaux liés aux activités humaines. Dans un premier temps, nous proposons de nous concentrer sur la réponse à la sélection au sein d’une population, en développant des modèles prenant explicitement en compte une architecture complexe des traits et des modes de sélection spécifiques. Cette approche de modélisation sera combinée avec le suivi temporel de populations naturelles et expérimentales sous sélection. Dans un second volet, nous examinerons comment l’autofécondation affecte l’adaptation locale dans un réseau de populations connectées par des flux de gènes. Pour cela, nous analyserons l’interaction entre sélection, dérive et flux de gènes en régime d’autofécondation partielle, afin de prédire le taux de divergence phénotypique et de quantifier l’adaptation locale à des environnements hétérogènes. Enfin, et à nouveau par une double approche théorique et expérimentale, nous explorerons comment des variations temporelles du taux d’autofécondation modifient la dynamique de l’adaptation, en prenant explicitement en compte les effets démographiques (en particulier la dépression de consanguinité et l’assurance de reproduction). Ce projet réunit des groupes de recherche qui étudient depuis longtemps des questions convergentes et ont des domaines de compétences complémentaires (i.e. écologie, démographie, génétique des populations, génétique quantitative, théorie évolutive, amélioration des plantes).