Renforcement de populations végétales et conséquences d une hybridation intraspécifique dans un contexte d habitats hétérogènes

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1 Renforcement de populations végétales et conséquences d une hybridation intraspécifique dans un contexte d habitats hétérogènes Michel-Pierre Faucon 27 août 2013 Unité de recherche UP ( ) HydrISE Hydrogéochimie Interactions Sol Environnement

2 Erosion de la biodiversité Environ 11% des espèces végétales au monde sont menacées d extinction populations de petite taille et isolées géographiquement dans le paysage suite à la fragmentation de leurs habitats / risque d extinction notamment des sp à faible capacité de dispersion et de colonisation Centaurea corymbosa (centaurée de la clape) (Colas et al. 1997, 2001)

3 Espèces menacées d extinction avec une faible capacité de colonisation liée à leur niche écologique restreinte 76actu.fr 76actu.fr Deux espèces endémiques de la vallée de Seine Violette de Rouen et la Biscutelle de Neustrie

4 Effectif des populations en déclin, des processus stochastiques d ordre démographique, génétique ou environnemental peuvent la piéger dans une spirale vers l extinction. - notamment la dépression de consanguinité, conséquence de la reproduction entre individus proches génétiquement - Diminution de la fitness des populations (nombre de descendants viables) = diminution de la fertilité, du succès reproducteur, du pouvoir germinatif,

5 Mesures de conservation et/ou pratiques de restauration Créer un flux de gène artificiel entre les populations afin de réduire la dépression de consanguinité et augmenter la fitness Restaurer les connectivités entre les populations et habitats dans le paysage Renforcement de populations

6 Mesures de conservation et/ou pratiques de restauration Au sein des espèces menacées, hiérarchiser les mesures de conservation / moyens alloués Conserver les populations les plus viables (effectif, diversité génétique et fitness élevés) Que faire des petites populations?

7 i) Prise en compte de l adaptation locale des populations vis-à-vis de l hétérogénéité des habitats de l espèce. ii) Examiner les conséquences d un renforcement de populations à partir de populations adaptées localement Que faire des petites populations isolées géographiquement Le renforcement des effectifs des populations, une pratique de restauration récente pour la sauvegarde des populations et espèces végétales à faible capacité de colonisation et de dispersion, mais peu étudiée, nécessite d un suivi post-restauration en comparant les taux démographiques, la diversité génétique et la fitness de la population renforcée / populations naturelles considérées comme témoin. identifier les facteurs clefs conduisant au succès de la restauration

8 Face à l hétérogénéité des habitats d une espèce / différenciation génétique des populations par sélection naturelle L adaptation locale s exerce s il y a une sélection divergente agissant sur les phénotypes de populations de différents habitats Chez les végétaux, le flux de gène est limité puisqu il est assuré par la dispersion des graines et des pollens. L adaptation locale est un phénomène courant chez les populations végétales, même au niveau de petites échelles et même au sein des populations.

9 Face à l hétérogénéité des habitats d une espèce / différenciation génétique des populations par sélection naturelle / amplitude écologique élevée de l espèce Adaptation locale des populations / hétérogénéité des habitats et la diversité des communautés

10 Un cas concret d adaptation locale chez une espèce végétale rare et menacée

11 Face à l hétérogénéité des habitats d une espèce / différenciation génétique des populations par sélection naturelle - Plusieurs types d habitats - Large amplitude écologique

12 DCA végétation 2% + large niche écologique 0% 29% 10% 9%

13 Fitness Transplantation réciproque des populations 1 et pop 1 pop habitat 1 habitat 2 Adaptation locale des populations 1 et 2 Différenciation écotypique

14 Renforcement entre populations adaptées localement quelles conséquences? - «Pollution génétique»? - Perte de l adaptation locale? - Diminution de la fitness?

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16 Hybridation interpopulationnelle peut avoir un effet bénéfique sur la fitness des populations, mais cet effet s annule ou est même négatif lorsque la divergence augmente entre les populations (Pekkala et al J of Evolutionary Biology) Dépression outbreeding = réduction de la fitness des individus issus du croisement entre parents génétiquement distincts - dilution de génotypes localement adaptés entre populations qui ont divergé par le jeu de la sélection naturelle (hybride F1 50% de dilution). Exprime un phénotype intermédiaire qui n est favorable localement - Perte de gènes adaptés localement, «hybrid breakdown», perturbation du complexe de gènes coadaptés via des recombinaison lors de la reproduction au cours des générations

17 Hétérosis et/ou outbreeding dépression suite à une hybridation entre des génotypes locaux et étrangers chez Agrostemma githago (Keller et al. 2000, Hufford & Mazer, 2003)

18 Avena barbata Examiner les conséquences de l hybridation entre deux écotypes sur la fitness des différentes générations (Johansen-Morris & Latta, 2007) - F2 meilleur fitness - F6 Diminution de la fitness Effet de la dépression sur du long terme

19 Comment éviter l hybridation intraspecifique associée à de l outbreeding dépression? Quel sera le bon mariage?

20 Caractériser la structure génétique des populations: i.e. estimer la diversité génétique des populations, leur différence génétique, ainsi que le flux de gènes entre populations Caractériser les différences sélectives entre sites : - facteurs climatiques, édaphiques et communautés associées - Identifier des traits particuliers qui confèrent une adaptation à un environnement spécifique (tolérance aux facteurs chimiques du sol, SLA, ) et différenciation génétique de traits (test en jardin commun) - Examiner la plasticité écologique des populations, variation de la fitness des pop. lors d une transplantation réciproque De manière opérationnelle, caractériser l hétérogénéité de l (les) habitat(s) (facteurs observables et mesurables facilement) + repérer et estimer la fréquence de traits indicateurs d une adaptation locale à un environnement spécifique

21 Autres pratiques de renforcement des populations Employer une composition mixte de génotypes à partir de diverses populations sources

22 Merci pour votre attention 22