Marion Carme soutiendra sa thèse intitulée « Les premiers stades du renouvellement forestier face à l’augmentation des températures : Stratégies écologiques et évolutives des chênes européens de la germination à la plantule », réalisée au sein de l’INRAE UMR BIOGECO, encadrée par Marta Benito-Garzón.
Cette thèse a été financée à 50% par l'INRAE et à 50% par la région Nouvelle-Aquitaine.
La soutenance aura lieu le mardi 21 avril à 14h, sur le campus de l’Université de Bordeaux : dans l’amphithéâtre GABA, bâtiment B5, Allée Geoffroy Saint-Hilaire, 33615 Pessac (tram B, arrêt François Bordes), devant le jury composé de :
- Isabelle CHUINE, directrice de recherche, CNRS CEFE Montpellier (rapporteure)
- Marcella VAN LOO, directrice de recherche, BFW, Vienne (rapporteure)
- Josep M. SERRA-DIAZ, maître de conférences, AgroParisTech, IBB, CISC-CMCNB, Barcelone (examinateur)
- Arndt HAMPE, directeur de recherche, INRAE UMR BIOGECO, Cestas (examinateur)
La présentation sera ouverte au public, et en anglais.
Pour ceux qui le souhaitent, un lien visio sera également disponible: https://inrae-fr.zoom.us/j/9347629051?omn=99312528215
Résumé
Le changement climatique perturbe les forêts et leurs importants services écosystémiques à un rythme sans précédent. Garantir leur capacité à se maintenir et à se régénérer dans les nouvelles conditions climatiques est devenu l'un des défis scientifiques, politiques et sociétaux les plus urgents de notre époque. Si la réponse des arbres adultes au changement climatique est relativement bien documentée, les premiers stades de leur développement ont été beaucoup moins étudiés. Or, il s'agit d'une phase décisive pour le maintien à long terme des forêts, car les premiers stades de croissance des arbres sont cruciaux pour leur adaptation aux nouvelles conditions environnementales.
Cette thèse examine comment les premiers stades de vie des arbres (germination et plantules) réagissent aux changements environnementaux (plasticité) en fonction de leur climat d'origine (différenciation génétique des populations). Plus précisément, elle se concentre sur la manière dont le réchauffement climatique à venir affectera ces stades chez des chênes européens majeurs, représentatifs des biomes méditerranéen, subméditerranéen et tempéré, et producteurs de graines récalcitrantes : le chêne-liège (Quercus suber), le chêne pubescent (Q. pubescens) et le chêne sessile (Q. petraea). Pour ce faire, nous avons mené une série d'expériences de transplantation réciproque en conditions contrôlées dans des chambres climatiques avec des glands recueillis dans des populations réparties sur l'ensemble de l'aire de répartition de chaque espèce, et nous avons construit des modèles hybrides de distribution d’espèces basés sur les traits (ΔTraitsSDMs) afin de caractériser et de prédire les réponses de la germination et des plantules face à l’augmentation des températures, en fonction de leur climat d’origine.
Nos résultats montrent que le réchauffement accélère la germination et l'émergence des premières feuilles chez les trois espèces, sans affecter uniformément le taux de germination final. Chez les chênes pubescent et sessile, il induit un glissement vers des stratégies d'utilisation des ressources plus conservatives, et seul un réchauffement extrême (+10 à +15°C par rapport à la température d'origine) réduit la performance globale (germination, biomasse, survie). La masse des glands ne prédit pas les traits de germination, mais conditionne fortement la biomasse, la croissance et l'émergence des premières feuilles des plantules.
L'origine climatique des populations apparaît comme le principal déterminant des réponses au réchauffement. Chez le chêne-liège, les glands issus de populations plus chaudes germent davantage, plus tôt et de manière plus synchrone. Chez le chêne pubescent, les populations d'origine chaude et aride affichent paradoxalement les performances (germination, biomasse, survie) les plus faibles, encore réduites par le réchauffement, suggérant que l'adaptation à la sécheresse engendre des coûts physiologiques visibles quand l'eau n'est plus limitante. Chez le chêne sessile, les populations continentales froides présentent initialement de meilleures performances, mais subissent les déclins les plus marqués sous fort réchauffement. Les projections spatiales à l’horizon 2070–2100 selon le scénario RCP 8.5 du GIEC, confirment ces contrastes : déclin généralisé chez le chêne pubescent sauf dans les régions continentales septentrionales ; stabilité dans les zones océaniques occidentales mais déclin marqué dans les populations continentales orientales chez le chêne sessile.
Ces résultats soulignent qu'en matière de réponse au réchauffement, la provenance joue un rôle majeur, au même titre que l’espèce, et qu’il est important de l’intégrer dans la gestion forestière adaptative, notamment pour le choix des sources de graines dans les stratégies de migration assistée et les programmes de restauration à travers l'Europe.
Mots clés: régénération forestière ; germination, plantules ; niche climatique ; adaptation génétique, variation intraspécifique ; test de provenances, jardin commun ; plasticité phénotypique
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Hello everyone,
I am delighted to invite you to my PhD defense entitled ‘The first stages of forest regeneration under climate change: Ecological and evolutionary strategies of European Oaks from germination to seedling in response to rising temperatures’, carried out at INRAE UMR BIOGECO under the supervision of Marta Benito-Garzón.
This PhD was funded 50% by INRAE and 50% by the Nouvelle-Aquitaine region.
The defense will take place on Tuesday 21 April at 2 PM, on the University of Bordeaux campus: in the GABA amphitheatre, Building B5, Allée Geoffroy Saint-Hilaire, 33615 Pessac (Tram B, François Bordes stop), in front of the following jury:
Isabelle CHUINE, Research Director, CNRS CEFE Montpellier (examiner)
Marcella VAN LOO, Research Director, BFW, Vienna (rapporteur)
Josep M. SERRA-DIAZ, Senior Lecturer, AgroParisTech, IBB, CISC-CMCNB, Barcelona (examiner)
Arndt HAMPE, Research Director, INRAE UMR BIOGECO, Cestas (examiner)
The presentation will be open to the public, and in English.
For those who are interested, a visio link will also be available: : https://inrae-fr.zoom.us/j/9347629051?omn=99312528215
Abstract
Global climate change is disrupting forests and their crucial ecosystem services at an unprecedented rate. Ensuring their capacity to maintain and regenerate under the new climatic conditions has become one of the most pressing scientific, political and societal challenges of our time. While the response of adult trees to climate change is relatively well documented, early stages have been much less studied; yet it is a decisive phase for long-term forest establishment, as they are crucial for adaptation to new environmental conditions.
This PhD investigates how the first life stages of trees (germination and seedlings) respond to environmental change (plasticity) depending on their climate of origin (population genetic differentiation). Specifically, it focuses on how future warming temperatures will affect these stages in major European oaks representative of Mediterranean, sub-Mediterranean and Temperate biomes and exhibiting recalcitrant seeds: cork oak (Quercus suber), pubescent oak (Q. pubescens), and sessile oak (Q. petraea). To achieve this goal, we conducted a series of reciprocal transplant experiments under controlled conditions in climatic chambers with acorns collected from range-wide populations for each species, and built hybrid trait-based species distribution models (ΔTraitsSDMs) to characterize and predict germination and seedling responses to temperatures across population climate gradients.
Our results show that warming accelerates germination timing and first leaf emergence phenology across all three species, without consistently affecting germination percentage. In pubescent and sessile oak, warming shifts resource-use strategy toward more conservative, and only extreme warming (+10 à +15°C above the origin temperature) reduces fitness (germination, biomass, survival), while moderate warming (+5°C) has low or neutral effects. Acorn mass does not predict germination traits but strongly impacts seedling biomass, growth, and first leaf emergence.
Population climatic origin is the main driver explaining germination and post-germination trait responses to warming: in cork oak, seeds from warmer provenances germinate more, earlier, and more synchronously than those from colder origins. Warm-origin populations of pubescent oak exhibit the lowest fitness, further reduced under warming, suggesting that drought adaptation carries physiological costs that appear when water is no longer limiting. Cold continental populations of sessile oak show initially higher fitness but suffer the steepest declines under warming.
Spatial projections for 2070-2100 under the IPCC RCP 8.5 scenario confirm these contrasts: pubescent oak shows widespread fitness decline except in northern continental regions, while sessile oak shows stability in western oceanic areas but sharp decline in eastern continental populations.
These findings highlight the importance of incorporating intraspecific variation into adaptive forest management, particularly when selecting provenances for assisted migration strategies and restoration programmes across Europe. Modelling early-stage traits across intraspecific gradients captures populations' climate sensitivity, enabling more targeted seed source selection.
Keywords: Forest renewal; germination, seedlings; climatic niche; phenotypic plasticity; genetic adaptation, intraspecific variation; provenance test, common-garden, reciprocal transplant
