Thèse soutenue

Stratégies écologiques d’Arabidopsis thaliana au sein de son aire de répartition : variation, distribution et évolution

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Aurélien Estarague
Direction : Cyrille ViolleDenis Vile
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Ecologie fonctionnelle
Date : Soutenance le 10/05/2023
Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Anne Charmantier
Examinateurs / Examinatrices : Anne Duputié
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Loudet, Hélène Frérot

Résumé

FR  |  
EN

L’aire de répartition d’une espèce correspond à l’expression géographique de sa niche écologique, c’est-à-dire de l’ensemble des conditions biotiques et abiotiques qui permettent la survie et la reproduction des individus. Ainsi, la variabilité génétique et phénotypique d’une espèce sont associées à la diversité des environnements dans lesquels l’espèce évolue. Entre autres, la compétition entre plantes, le stress hydrique ou encore les perturbations (c’est-à-dire la destruction partielle ou totale de la biomasse) représentent des pressions de sélection majeures pour les végétaux. Cependant, l’adaptation au sein de l’aire de répartition à ces différents environnements est contrainte par plusieurs processus évolutifs et écologiques, notamment en lien avec l’histoire des colonisations. En écologie fonctionnelle, l’adaptation aux différents environnements a été abordée par la description de la diversité des traits fonctionnels à partir de comparaisons interspécifiques. L’étude des relations entre traits le long de gradients environnementaux ont permis de décrire des stratégies écologiques chez les végétaux à l’échelle interspécifique, censées représenter la réponse adaptative des populations à ces environnements. Cependant, la nature adaptative de ces stratégies écologiques reste à déterminer et nécessite une étude approfondie à l’échelle intraspécifique pour mieux comprendre les relations entre traits, performances et environnements. Ainsi, étudier la variabilité, la distribution et l’évolution des stratégies écologiques d’une espèce au sein de sa répartition permet de questionner d’une part l’adaptation locale de l’espèce dans différents environnements, et d’autre part, de confronter les attendus de l’écologie fonctionnelle à l’échelle intraspécifique. Dans ce cadre, l’utilisation de l’espèce modèle Arabidopsis thaliana, pour laquelle les données de séquençage permettent de mieux appréhender les mécanismes évolutifs à l’origine de la diversité phénotypique, prend tout son sens. Son court cycle de vie et sa petite taille en font aussi un modèle excellent pour l’étudier en environnements contrôlés. Grâce aux données de séquençage, l’histoire démographique de l’espèce a récemment été décrite et permet donc de mieux comprendre la structuration géographique de la diversité phénotypique et l’évolution des différentes stratégies écologiques qui coexistent au sein de cette espèce. Par une succession d’expérimentations, nous avons montré que la colonisation vers le nord de l’Europe d’A. thaliana a été concomitante d’une adaptation au stress hydrique, en compromis évolutif avec la capacité de reproduction. En conséquence, l’adaptation au stress hydrique du nord de l’Europe est l’un des facteurs déterminant les limites latitudinales de l’aire de répartition de cette espèce. Nous avons également montré que le maintien des populations dites relictes dans la péninsule ibérique était associé à une meilleure tolérance à la compétition en comparaison avec les populations dites modernes, ayant recolonisé l’Europe depuis les Balkans il y a 10 000 ans. Cette tolérance à la compétition, associée avec une masse de graine plus élevée, est en compromis évolutif avec la capacité de dispersion, sélectionnée en retour dans ces populations modernes. L’évolution récente d’A. thaliana au sein de son aire de répartition est associée à l’adaptation à différentes utilisations des terres, des forêts aux environnements urbains, en passant par les milieux agricoles. Les populations urbaines et de milieux agricoles présentent des valeurs de traits associées à une meilleure tolérance à la perturbation, tandis que les populations des milieux non-artificiels présentent des valeurs de traits associées à la tolérance aux stress. L’utilisation des terres, en interaction avec le climat, est ainsi un acteur majeur, pourtant encore négligé, de la divergence phénotypique et génotypique de l’espèce en Europe.