Effets de la dispersion du pollen à longue distance sur les capacités d'adaptation de populations de Hêtre commun le long d'un gradient altitudinal

Effets of long distance pollen dispersal on the adaptative potential of Beech populations along an altitudinal gradient

• Auteur / Autrice : Julie Gaüzère
• Direction : Etienne Klein, Sylvie Oddou Muratorio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : EERGP- Ecologie, évolution Ressources génétiques Paléontologie
• Date : Soutenance le 31/10/2014
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie des Forêts méditerranéennes (Avignon)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Klein, Anne Charmantier, Emmanuelle Porcher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Pujol, Arndt Hampe

Mots clés

Mots clés libres

Flux de gènes

Differenciation adaptative

Matrice G

Apparentement

Gene flow

Adaptive differentiation

G matrix

Kinship

Résumé

La rapidité du changement climatique observé et prédit soulève la question de la vitesse à laquelle les espèces pourront s'adapter au climat futur. Les populations exposées aux changements de conditions environnementales peuvent s'adapter sur place (sans migration) grâce, dans un premier temps, à la réponse plastique des individus, puis, à long terme, par la réponse à la sélection (adaptation génétique). En situation d'environnement variable à la fois dans l'espace et le temps, les flux de gènes peuvent faciliter la diffusion d'allèles bénéfiques entre populations. L'objectif de cette thèse est d'étudier expérimentalement l'interaction entre adaptation et dispersion pollinique à longue distance sur un gradient altitudinal de hêtre commun (Fagus sylvatica). Cette étude a été conduite à partir de trois populations de hêtre sur le versant Nord du Mont-Ventoux (de 900 m à 1400 m d'altitude). Douze traits fonctionnels (phénologiques, physiologiques et morphologiques) potentiellement adaptatifs ont été mesurés sur 60 descendances maternelles issues de ces populations (20 mères/population, 100 individus/mère) et placées en pépinière. Les résultats de cette thèse montrent que (i) les forts taux de pollen immigrant reçus par les populations (m = 56 %) n'empêchent pas l'émergence de patrons de différenciation adaptative, (ii) la sélection érode la variance génétique des traits, (iii) malgré l'existence de variance génétique pour tous les traits, les covariances génétiques entre traits peuvent affecter les taux et directions d'évolution future, et (iv) les flux de pollen contribuent à augmenter la variance génétique totale au sein des populations. Finalement, les populations à moyenne et hautes altitudes pourraient avoir les capacités de s'adapter au climat futur.

The rapidity of the climate change observed and predicted raises the issue of how fast species can adapt to future. In face of environmental change, populations can adapt without migrating thanks to their plastic response in a first time, and to their response to selection in the long term (genetic adaptation). In conditions of environment variable both in space and time, gene flow can enhance the spread of beneficial alleles between populations. The objective of this thesis is to experimentally measure the adaptive differentiation and the long-distance pollen dispersal along an elevational gradient of beech populations (Fagus sylvatica). In this study we investigated three beech populations located on the northern side of the Mont-Ventoux (from 900m to 1400m of elevation). Twelve potential adaptive functional traits (phenological, physiological and morphological) have been measured on 60 maternal families collected from these populations (20 mothers/population, 100 offspring/mother) and planted in nursery. The results of this thesis show that that (i) the strong pollen immigrant rate received by the populations (m = 56 %) did not their prevent adaptive differentiation, (ii) the action of natural selection erodes the genetic variance of the traits, (iii) despite significant genetic variance for all the traits, the genetic covariance between traits should affect the rate and direction of evolution in the future, and (iv) gene flow contribute to increase the total genetic variance within the populations. Finally, populations at medium and high elevations may have the potential to adapt to future climate.