Caractériser la diversité des plantes médicinales des Alpes, leur répartition et les menaces pesant sur leurs populations

Characterizing the diversity of medicinal plants in the Alps, their distribution and the threats to their populations

• Auteur / Autrice : Lysandre Journiac
• Direction : Tamara Munkemuller
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biodiversité-Ecologie-Environnement
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ECologie Alpine

Mots clés

Mots clés libres

Patrons de biodiversité

Biogéographie fonctionnelle

Plantes médicinales

Functional biogeography

Biodiversity patterns

Medicinal plants

Résumé

Les plantes médicinales, appréciées pour leurs bienfaits sur la santé, comprennent environ 21 500 espèces dans le monde, dont 400 en Europe et 100 en France. Les Alpes sont un point chaud européen pour la diversité des plantes médicinales, comme la gentiane jaune et l'arnica. Alors que la flore médicinale alpine fournit des services écosystémiques uniques pour la santé humaine (IPBES, 2018), on sait peu de choses sur sa diversité fonctionnelle (Leaman et al. 2014), sa distribution et ses moteurs, et la façon dont elle est menacée par les changements globaux. La majorité des plantes médicinales ne sont pas cultivables et doivent être récoltées in situ. Il est essentiel de comprendre l'impact conjoint de la récolte, du changement climatique et de l'anthropisation sur les plantes médicinales pour élaborer des stratégies de conservation établissant un équilibre entre utilisation humaine et conservation des paysages alpins. La candidate/le candidat répondra aux questions suivantes, organisées en trois axes : 1. Les plantes médicinales peuvent-elles être caractérisées par des traits fonctionnels spécifiques ? Quelle diversité fonctionnelle représentent-elles par rapport à l'ensemble de la flore alpine ? 2. Où se trouvent les points chauds des espèces médicinales et de la diversité fonctionnelle ? Quels sont les moteurs de leur distribution ? 3. Quel est l'effet de la récolte sur les différentes espèces médicinales ? Quelle est l'importance de la récolte en tant que menace par rapport au changement climatique et à l'utilisation des terres ? Dans le premier axe, la candidate/le candidat construira une base de données d'espèces de plantes médicinales ou non et de leurs traits. Elle/il rassemblera les données du Conservatoire botanique national des Alpes (CBNA) et la base de données 'Useful Plants' (Pironon et al. 2024), qui indique si les plantes sont médicinales, ainsi que le MPNS de Kew Gardens, qui précise l'organe utilisé pour ses propriétés. Elle/il utilisera les traits fonctionnels à partir de la base de données Androsace (https://originalps.osug.fr/) et complétera les données avec une base de traits chimiques pour des centaines de plantes (Walker et. 2023). Le candidat évaluera (i) si les plantes médicinales répondent à des compromis fonctionnels similaires à ceux des autres plantes ; (ii) si elles sont fonctionnellement originales par rapport aux plantes non médicinales (Grenié et al. 2017) ; (iii) si elles présentent un 'syndrome médicinal' les caractérisant par rapport aux autres plantes. Dans le deuxième axe, elle/il s'appuiera sur des modèles déjà disponibles de distribution présente et future des espèces de la flore des Alpes françaises. Sur la base des distributions prédites actuelles et futures, le/la candidat(e) identifiera les points chauds de la diversité des plantes médicinales, les facteurs les plus importants pour leurs distributions ainsi que l'efficacité des zones protégées des Alpes pour les préserver. Elle/il étudiera également les processus abiotiques et biotiques qui gouvernent l'assemblage des communautés de plantes médicinales et s'ils diffèrent de ceux de l'assemblage des plantes non médicinales. Dans le troisième axe, elle/il constituera une base de données sur la pression de récolte des plantes médicinales. L'idée est d'utiliser des proxys de l'accessibilité (Weiss et al. 2018), et de contacter les parties prenantes pour recueillir des informations plus directes sur les pratiques de récolte. Puis, elle/il analysera l'importance de la pression de récolte pour la prédiction de la distribution des espèces de plantes médicinales. Si elle est importante, elle/il exécutera des scénarios de récolte future pour simuler les distributions futures potentielles. Enfin, elle/il explorera les indicateurs de récolte qui peuvent être rassemblés à l'échelle des Alpes françaises afin de les ajouter à la modélisation des distributions des plantes.

Medicinal plants comprise approximately 21,500 species globally, with 400 in Europe and 100 in France. The Alps are a european hotspot for medicinal plant diversity, like the yellow gentian (Gentiana lutea L.) and the arnica (Arnica montana L.). While the alpine medicinal flora provides unique ecosystem services to human health and culture (IPBES, 2018) little is known about the diversity of its functional characteristics (Leaman et al. 2014), its distribution and drivers, and how it is threatened by global changes. In addition, the majority of medicinal plants are not cultivable but must be gathered in situ. Understanding the joint impact of harvesting, climate change and anthropization on medicinal plants is critical to devise conservation strategies that strike a balance between human use and conservation in our quickly changing alpine landscapes. The PhD candidate will answer to the following research questions organized along three axes : 1. Can medicinal plants be characterized by specific functional traits? What functional diversity do they represent in relation to the alpine flora as a whole? 2. Where are hotspots of medicinal species and functional diversity ? What are the drivers of their distribution? 3. What is the effect of harvesting on the different medicinal species? Compared to climate and land use change, what is the importance of harvesting as a threat? In the first axis the PhD candidate will build a database of medicinal and non-medicinal plant species and their functional traits. The candidate will bring together the list of ~4800 French mountain plant species from the French National Botanical Conservatory for the Alps (CBNA) and the open database 'Useful Plants' (Pironon et al. 2024), that references the medicinal status of plants, the Medicinal Plant Names Services Portal (Kew Gardens, 2024), which compiles which plant organ has medicinal property and a database of chemical traits for hundreds of plants (Walker et. 2023). The candidate will then cross these data with functional traits available in the Androsace database (https://originalps.osug.fr/) and complement data using TRY. The candidate will complement the data with . The candidate will assess (i) whether medicinal plants meet similar functional trade-offs as other plants; (ii) whether they are functionally original compared to non-medicinal plants (Grenié et al. 2017); (iii) whether they present a 'medicinal syndrome' characterizing them functionally compared to other plants depending on the used organ for medicinal properties. In the second axis, the PhD candidate will rely on already built and readily available species current and projected future distribution models for all plant species in the Alps. Based on these modeled current and future distributions, the candidate will identify medicinal plant diversity hotspots, attribute the most important drivers for their current and future distributions and study with gap analyzes (Jennings 2000) whether their current and future distributions are well protected by protected area networks. They will also study which abiotic and biotic filters govern the assembly of medicinal plants in their communities and if they differ from non-medicinal plants. In the third axis the candidate will build up a database on medicinal plant harvesting pressure. The idea is to use proxies of “community accessibility”, for example, maps of distance to roads (Weiss et al. 2018), and to contact stakeholders to gather more direct information on harvesting practices. The candidate will then identify how important harvesting pressure is for the prediction of the distribution of medicinal plant species. If harvesting is important, they will run scenarios of future harvesting to simulate potential future distributions. Finally, the candidate will explore which data or proxies on harvesting can be assembled at large spatial scale in order to add them to distribution modeling at the scale of the French Alps.