Tom BARLIER. Enjeux scientifiques et socio-économiques de l’introduction et de l’expansion de la punaise réticulée Corythucha arcuata dans les forêts françaises
Dir. Heidy SCHIMANN (UMR BIOGECO) et Bastien CASTAGNEYROL (UMR BIOGECO)
Financée sur contrat de recherche Punaise (DDSF/ONF)
Les espèces d’insectes herbivores exotiques envahissantes représentent une des principale menace biotique pour la santé des forêts et les services écosystémiques qu’elles fournissent. Les plus préoccupantes d’entre elles font l’objet d’une surveillance accrue au niveau national et européen. Ce n’est pas le cas des espèces exotiques envahissantes pour lesquelles le statut de ravageur n’est pas clairement établi, bien qu’elles représentent une menace latente pour la santé des forêts. Ces espèces peuvent être qualifiées de ravageurs latents dont l’agressivité peut être révélée par la survenue d’aléas biotiques (interactions avec les insectes herbivores et pathogènes natifs) et abiotiques (notamment, la sécheresse).
La punaise réticulée du chêne (PRC) Corythucha arcuata est un ravageur latent potentiel qui a été introduit en Europe depuis l’Amérique du Nord au début des années 2000. Cette espèce multivoltine est responsable de décolorations spectaculaires pouvant concerner la totalité du houppier des chênes décidus Européens dans toute son aire d’introduction. Malgré sa propagation rapide, son statut de ravageur est encore flou faute de données empiriques probantes du fait du caractère émergent de la menace. Le risque que ce ravageur latent soit responsable de dommages environnementaux et de pertes économiques substantiels est d’autant plus grand que les chênes décidus européens sont rendus particulièrement vulnérables du fait des dépérissements liés aux répétitions des sécheresses et des pullulations des défoliateurs autochtones.
L’objectif de cette thèse est de combiner des approches expérimentales en conditions contrôlées et des observations de terrain pour évaluer l’impact de la punaise réticulée du chêne sur la croissance des chênes de différentes espèces et différentes provenances, pour les plantules et les arbres adultes. Réciproquement, nous rechercherons les facteurs biotiques et abiotiques contrôlant les dégâts causés par la PCR sur les chênes
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Clémence BECANS. Evolution d'Hymenoscyphus fraxineus, l'agent causal de la chalarose du frêne. Université de Bordeaux
Dir. Jean-Paul SOULARUE (UMR BIOGECO) et Cécile ROBIN (UMR BIOGECO)
Bourse ministérielle
La chalarose du frêne est une maladie causée par Hymenoscyphus fraxineus, un champignon pathogène originaire d'Asie, introduit en Pologne dans les années 1990. Cette maladie, létale pour le frêne commun (Fraxinus excelsior), est en expansion en Europe. Son développement fragilise l'équilibre des écosystèmes forestiers au sein desquels le frêne prédomine. L'objectif de cette thèse est de déterminer si le développement préoccupant de l'épidémie de chalarose du frêne est soutenue par une évolution d'H. fraxineus. Sur la base d'un échantillonnage européen, nous proposons de caractériser expérimentalement la plasticité de plusieurs caractères clés du pathogène (ex croissance mycélienne, agressivité) en fonction de différents facteurs environnementaux (ex température, résistance de l'hôte). La diversité génétique des populations d'H. fraxineus échantillonnées sera également étudiée. Enfin, les données produites seront exploitées au sein d'un modèle visant à évaluer les conséquences du déploiement de frênes résistants sur l'évolution d'H. fraxineus et le développement de l'épidémie.
Mots clés : Pathologie forestière, Plasticité phénotypique, Invasions biologiques, Génétique des populations et Épidémiologie évolutive
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Estelle-Marie BLANQUART. Diversité génétique et taxonomique des communautés à isoétides des lacs et étangs du littoral aquitain.
Dir. Aurélien JAMONEAU (UR EABX) et Olivier LEPAIS (UMR BIOGECO)
Financé par la région Nouvelle-Aquitaine et INRAE métaprogramme BIOSEFAIR
Les lacs et étangs du littoral aquitain sont des écosystèmes uniques à l'échelle nationale mais également européenne. Ces milieux hébergent une diversité biologique importante et notamment d'un point de vue végétal. Les communautés à isoétides représentent ainsi un ensemble d'espèces d'intérêt patrimonial, abritant même une espèce endémique. Elles sont cependant aujourd'hui fortement menacées, notamment par les activités humaines, et la plupart des lacs du littoral aquitain accusent d'ores et déjà la disparition de ces espèces protégées. La connaissance sur ces populations est cependant limitée, voire nulle en ce qui concerne leur diversité génétique. Alors que des opérations de conservation et de restauration sont envisagées pour protéger ces espèces, il s'avère essentiel d'acquérir une base d'information sur la structure génétique des populations, leur lien avec la diversité taxonomique et le fonctionnement en métapopulation et métacommunauté de ces habitats reconnus d'intérêt communautaire. Ce projet de thèse s'articulera autour de 3 axes principaux. Dans un premier temps une analyse comparative de la répartition de la diversité génétique sera effectuée chez une dizaine d'espèces caractéristiques de ces communautés. Ensuite, le lien entre la diversité taxonomique et la diversité génétique sera étudié. Enfin, ces résultats seront placés dans une perspective de restauration et conservation, en analysant plus finement la connectivité à l'échelle régionale (entre les différents lacs) et à l'échelle locale (au sein des différents lacs) pour proposer les mesures de gestion adaptées.
Mots clés : dispersion, flux de gènes, diversité multi-échelles, relation diversité taxonomique-génétique, conservation, métapopulation.
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Darian BOLEN. Réimaginer l'individualité des plantes : une approche philosophique de l'ajustement du végétal à l'ère de l'après-pesticides
Dir. Sophie Gerber, (UMR BIOGECO) et Thomas Pradeu (UMR Immunoconcept, Bordeaux)
Financée par Bordeaux graduate program Sense (UB PhD Scholarships Program)
Ce projet vise à combiner la philosophie et la biologie pour étudier la plasticité phénotypique des plantes dans le cadre de l'arrêt des pesticides. En examinant l'individualité des plantes à travers l'épigénétique, la génétique, l'immunité, le microbiote et les mycorhyzes, l'étude souhaite comprendre la biologie unique de ces êtres vivants, en mettant l'accent sur les mécanismes d'ajustement des plantes dans les paysages agricoles et naturels. En encourageant les interactions entre diverses disciplines, nous favoriserons une approche holistique de l'individualité des plantes.
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Julien BONNIER. Ressources de bois durables en Guyane sous l’effet du changement climatique : caractérisation génomique et écologique et orientation pour la gestion
Dir. Myriam HEUERTZ (UMR BIOGECO), Niklas TYSKLIND et Stéphane TRAISSAC (UMR ECOFOG)
Financée par l'ADEME et l'Université de Guyane
Le sujet général de ma thèse est l'application des outils génomiques dans la gestion durable pour la conservation et l'utilisation des ressources en arbres tropicaux.
La production durable de bois dans le contexte d'une demande accrue et dans le cadre du changement climatique en cours nécessite la mise en place de stratégies de gestion des populations d'arbres à bois qui puissent faire face aux incertitudes liées au changement global. Ces stratégies reposent sur une gestion éco-évolutive des forêts, et des essences forestières en particulier, fondée sur des données scientifiques. Pour préserver le potentiel d'adaptation face au changement global, la surexploitation doit être évitée et une diversité génétique suffisante doit être préservée au sein des espèces.
Je cherche à améliorer la caractérisation botanique, écologique et génomique neutre et adaptative de deux essences forestières, l'angélique (Dicorynia guianensis, Fabaceae) et le maho noir (Eschweilera sp., Lecythidaceae), et aussi développer des directives basées sur l'évolution pour leur gestion et leur utilisation durables. Dicorynia guianensis représente actuellement 54% des récoltes de bois en Guyane et fait face à des défis de durabilité en raison de sa sensibilité à la sécheresse et du taux élevé de récolte. Le Maho noir peut être considéré comme un arbre clé de voûte des forêts guyanaises en raison de son importance écologique et de son abondance. Son exploitation présente un grand potentiel et ne fait que commencer.
Mots clés / Keywords : arbres tropicaux, gestion forestière, génomique, génétique des populations, forêts tropicales
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Capucine BOUFLET. Rôle de l’endozoochorie pour de recolonisation post-incendies des communautés végétales de la Pinède Landaise
Dir. Maya Gonzalez (UMR ISPA), Soizig Le Stradic (UMR BIOGECO) et Irene Castaneda-Gonzalez (UMR BIOGECO)
Financée par une Bourse BSA/Région NA + projet émergents UB
Dans un contexte de changement climatique où le risque d’incendie des écosystèmes forestiers est en constante augmentation, il apparaît fondamental d’évaluer dans quelle mesure la régénération naturelle peut contribuer à la résilience de ces écosystèmes. A l’échelle globale, dans le cycle de régénération des communautés végétales, il apparaît que les activités humaines affectent fortement la dispersion de graines. Ainsi la recrudescence des incendies vont indéniablement impacter les interactions plante-animaux comme la dispersion endozoochore de graines. L’enjeu du projet ici est de comprendre de quelle façon des vecteurs mammifères (herbivores et carnivores) contribuent aux règles d’assemblage des communautés végétales et peuvent conditionner la régénération des zones post-perturbation. La dispersion de graines par la faune sauvage étant une étape-clé dans la régénération forestière, il s’avère crucial de comprendre quels sont les facteurs qui peuvent modifier ce processus de dispersion et quelles espèces sont les plus à même d’être affectées par les incendies. Le projet a pour objectif d’évaluer quelles sont les influences d’une perturbation (incendie) et du contexte paysager sur la dispersion des graines en se focalisant sur l’endozoochorie réalisée par des mammifères (herbivores et carnivores). Le projet se propose de répondre à trois questions: Q1) Quelles espèces sont dispersées par endoozoochorie et comment varie la structure des réseaux d’interaction plante-animal dans un contexte post-incendie? Q2) Existe-t-il une influence du contexte paysager sur la dispersion endozoochore ? Q3) Quels sont les traits fonctionnels des espèces végétales et des mammifères qui jouent un rôle clé dans la dispersion de graines dans un contexte post-incendie? Une phase de relevé sur le terrain permettra de déterminer les espèces végétales dispersées par les mammifères selon des conditions d’incendie contrastées (sites brûlés ou non brûlés) et selon différents contextes paysagers (degré d’hétérogénéité variable). La zone d’étude sera localisée dans la région de St Magne et Landiras (incendies de 2022). Pour l’étude de l’endozoochorie, des prélèvements d’excréments seront réalisés le long de routes et de transects permanentes tous les mois durant 2 ans. En laboratoire, les graines présentes dans les excréments seront triées, identifiées et comptées. Une partie des excréments sera mis en germination directe. Cette base de données sera complétée par les traits fonctionnels des espèces végétales et animales impliquées dans les interactions. Nous analyserons la composition en espèces végétales et animales dans les différentes modalités testées (incendie x paysage). Ce projet permettra ainsi d’analyser de quelle façon les interactions biotiques, notamment avec les mammifères, filtrent les espèces végétales et peuvent conditionner la régénération post-incendie des écosystèmes forestiers.
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Régis BURLETT. Understanding drought-induced leaf shedding: An integrated approach combining physiology, hydraulics and transcriptomics. Université de Bordeaux.
Dir PORTE Annabel (UMR BIOGECO)
Thèse sur valorisation des acquis scientifiques.
There is already evidence that tree mortality attributed to drought and heat stress has started to increase in many regions of the world. Understanding and predicting the response and mortality of woody plants to extreme water limitation represents a major challenge for the carbon cycle and climate community, and the forest and wine industry.
Limiting dehydration of perennial organs (stem) during drought is essential for survival and can be achieved by reducing the amount of transpiring organs, mostly by leaf shedding. The pathways leading to leaf shedding during fall are very well described at the molecular level but rarely studied at the whole plant level.
To test whether leaf fall is ubiquitous amongst species and quantitatively relevant for drought tolerance, we will set up a drought-controlled experiment in order to investigate, at the whole-plant level, the sequence of event of physiological disfunctioning and leaf shedding during an extreme drought in a diverse range of perennial plant species from distant families and contrasted leaf lifespans. We will use innovative techniques to characterize the amount of hydraulic isolation, and measure drought- or senescence-related hormones and gene expression to better understand the triggers and sequence of events leading to leaf shedding during extreme droughts compared to fall. A model of drought-induced leaf shedding will then be developed and implemented in an mecanistic model to investigate the consequences for plant survival under extreme droughts.
Mots clés /Keywords : leaf shedding, drought adaptation, ecophysiology
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Marion CARME. Germination niches as a precondition for forest restoration and adaptation success
Dir. Marta Benito Garzón (UMR BIOGECO)
Bourse INRAE (ECODIV) et Region Nouvelle Aquitaine
Climate change is disrupting life cycles, altering ecosystems, and changing forest communities at an unprecedent rate. Adaptation and restoration programs have to select the most suitable seed sources for the future. Tree populations can survive climate change by moving to more favorable conditions, of by persisting in-situ persisting in situ through evolutionary processes, including genetic adaptation and phenotypic plasticity. However, current knowledge of their response to climate change at large geographic scales is mostly based on adult trees, even though early developmental stages, from seed production to germination, are far more sensitive to climate change and tightly linked to fitness.
The main goal of this PhD is to explain next-generation species distribution ranges by studying the sensitivity of germination to climate at the range scale. To this end, this PhD will develop new germination models based on experiments under controlled conditions and an extensive literature review on germination indices. These models will be used to estimate the most extreme effects of climate change on germination traits and to generate future germination niches for several tree species, to assist decision-making regarding global adaptation strategies, and selection of the most suitable seed sources for adaptation and restoration programs.
Mots clés/Keywords: restoration, germination, species ranges, plasticity, adaptation climatic niches.
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Florent COUTURIER. Apport de la pangénomique dans l'étude de la divergence des chênes blancs européens: rôle des variants structuraux dans l'adaptation et l'isolement reproductif. Univesrité de Bordeaux.
Dir. Ludovic Duvaux et Christophe Plomion (UMR BIOGECO)
Thèse réalisée dans le cadre d’un aménagement de service d’enseignant en IUT
Les chênes blancs européens sont des espèces d'importance écologique, économique et culturelle en Europe et représentent un tiers des forêts françaises (soit 5 Mha en France métropolitaine). Leur distribution s'étend sur la plupart des régions biogéographiques européennes - à l'exception des régions steppiques et arctiques - et ces espèces ont colonisé une grande diversité de milieux pédoclimatiques, suggérant une forte capacité d'adaptation. Malheureusement, les chênes blancs subissent actuellement de forts stress biotiques et abiotiques et même des dépérissements liés à l'accélération du changement climatique. Dans ce contexte, il est d'une importance cruciale d'évaluer si les populations de chênes ont le potentiel génétique de s'adapter à des changements environnementaux drastiques. Pour cela, nous avons besoin d’évaluer et de comprendre le rôle de la diversité génétique dans l’adaptation actuelle des populations et des espèces de chênes. La majeure partie de cette diversité génétique est constituée de variants structuraux (SV) - e.g. indels, variation de présence-absence - qui sont à ce jour sous-étudiés, en particulier chez les arbres. Les SV influencent fortement le contenu génétique et la structure des génomes au sein et entre espèces étroitement apparentées et peuvent avoir de forts impacts sur les phénotypes d'intérêt écologique et agronomique. Par ailleurs, la dynamique évolutive des SV dans les populations naturelles (taux de mutation, quantité de diversité, influences relatives de la dérive et de la sélection, etc.) et leur rôle dans l'adaptation restent mal documentés. Pour combler ce manque de connaissances, les communautés de génomique comparative et évolutive déploient actuellement beaucoup d'efforts dans le développement d'outils pour les analyses pangénomiques. En formant un syngameon - c'est-à-dire un complexe d'espèces composé d'espèces étroitement apparentées s’échangeant encore des allèles - le chêne blanc européen est un système biologique idéal pour étudier la dynamique des pangénomes et le rôle des SV dans l'adaptation de populations et d’espèces ayant des habitats aux climats contrastés. En utilisant des données génomiques, phénotypiques et pédoclimatiques déjà disponibles d'une douzaine de populations de chênes blancs, ce projet de doctorat permettra (i) de construire un pan-génome et d'étudier sa dynamique évolutive pour la première fois chez une espèce d'arbre pérenne, et (ii) d’étudier les rôles potentiels des SV et de l’introgression adaptative dans les principaux traits adaptatifs au changement climatique tels que la résistance à la sécheresse et le débourrement.
Mots-clés : variants structuraux, pangénomique, adaptation locale, réchauffement climatique, chênes blancs, génomique des populations
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Anouck CHAMPION. Taille efficace des populations d'arbres et de champignons : perspectives pour la gestion de la conservation.
Dir. Myriam Heuertz (UMR BIOGECO)
Financée par une bourse ministérielle
Dans le cadre de la conservation de la biodiversité, de nombreux indicateurs sont développés pour évaluer la diversité du vivant, et notamment la diversité génétique. En effet, cette diversité génétique est cruciale pour la survie à long-terme des populations. Cependant, elle reste très peu étudiée chez des organismes à cycle de vie complexe, comme les champignons mycorhiziens. Ce projet de thèse vise donc à explorer différentes variables de diversité génétique chez ces organismes, en particulier la taille efficace des populations, afin d’évaluer le niveau de diversité génétique des champignons mycorhiziens. En se basant sur des données génétiques existantes dans la littérature, le premier axe de la thèse consistera à améliorer les estimations de la taille efficace de populations de champignons mycorhiziens. Dans un second temps, des données génétiques de champignons mycorhiziens seront récoltées sur des sites forestiers où des arbres ont déjà été génotypés, afin d’étudier une potentielle association de la diversité génétique entre les champignons et leurs hôtes. Enfin, la troisième partie du travail de thèse consistera à évaluer l’utilité de l’ADN environnemental du sol et des méthodes de métabarcoding pour permettre de mieux connaître la diversité intra-espèces de ces champignons.
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Guillaume FORGET. Mechanisms of water loss after stomatal closure and their implications for plant survival under severe drought.
Dir. Sylvain DELZON (UMR BIOGECO) et Jérôme JOUBES (UMR LBM)
Les progrès récents dans le domaine de l’hydraulique des plantes ont mis en évidence le lien étroit entre la mortalité causée par la sécheresse et la résistance à l’embolie du xylème. Toutefois il est toujours difficile de prédire le temps de survie d’une plante lors d'une sécheresse ou autrement dit le temps conduisant à un dysfonctionnement hydraulique de l’appareil vasculaire après la fermeture stomatique. En effet, la vaste majorité des études s’est à ce jour concentrée sur la régulation des pertes d’eau par contrôle stomatique, ignorant la transpiration résiduelle existant après la fermeture des stomates.
Or nous savons que des pertes de l’eau subsistent lors de sécheresses sévères alors même que les stomates sont fermés, conduisant à leur déshydratation plus ou moins rapide. Cette perte d’eau peut être caractérisée par ce que l’on appelle la conductance foliaire minimale. Cette conductance minimale est la somme de deux phénomènes ayant leurs propres caractéristiques et dynamiques au cours d’un stress hydrique. Le premier est la perte d’eau via des stomates non parfaitement fermés (appelé “fuite” stomatique) et l’autre, est la perte d’eau via la cuticule (cire à la surface de la feuille).
Ce projet vise à quantifier les différentes composantes et dynamiques de la conductance foliaire minimale afin de déterminer la contribution relative de la fuite stomatique et transpiration cuticulaire). Nous déterminerons également si ces composantes sont associées à des traits hydrauliques mesurés à grandes échelles et dans quelle mesure les prédictions des modèles dynamiques de végétation peuvent être améliorées en tenant compte de ces nouveaux traits. Ces connaissances permettront de mieux caractériser l'adaptation des plantes à la sécheresse.
Mots clés : Cuticule, Stomates, Sécheresse, Mortalité, Dynamique
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Thomas FRANCISCO. Vulnérabilité des populations d’arbres forestiers clés sous le climat futur – une approche de génomique écologique.
Dir. Santiago GONZALEZ-MARTINEZ (UMR BIOGECO) , Andrea PIOTTI (Institut des biosciences et des bio-ressources), Juliette ARCHAMBEAU (UMR BIOGECO)
Financé par le département ECODIV d'INRAE
Dans le cadre de cette thèse nous utilisons les grands ensembles de données génomiques disponibles produits dans le cadre de projets européens (précédents et en cours) et des estimations des jardins communs pour produire un cadre de modélisation synthétique qui combine la variation génétique (diversité nucléotidique, variance additive), le fardeaux génétique et l'exposition/sensibilité prévue de la population au changement climatique (en utilisant le « genetic offset » comme indicateur) pour plusieurs espèces d'arbres forestiers européens présentant des caractéristiques d'histoire de vie et démographiques contrastées. Le développement d'un cadre comparatif entre espèces à l'échelle géographique de l'aire de répartition apportera une valeur supplémentaire dans le contexte de la conservation et de l'utilisation durable des ressources génétiques forestières.
Mots clés : génétique des populations, génétique comparative, diversité génétique, vulnérabilité des populations, arbres forestiers
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Lola GOGNIAT. Communautés végétales dunaires : structuration des diversités spécifique et fonctionnelle aux échelles locales et régionales
Dir Maya GONZALEZ (UMR ISPA) co-dir Marie-Lise BENOT (UMR BIOGECO)
Financé par le département ECODIV d'INRAE
La thèse a pour but général de comprendre les mécanismes qui régissent la structuration spatiale et la dynamique temporelle des communautés végétales dunaires en étudiant les variabilités inter- et intra-spécifiques des traits fonctionnels des plantes le long de gradients environnementaux complexes. La compréhension de ces mécanismes permettra de fournir les bases théoriques de la construction de ces assemblages afin d’éclairer la mise en place des plans de gestion du cordon dunaire (zonages pour priorités de conservation spécifique et fonctionnelle) et prédire la réponse de ces assemblages à l’évolution de ces milieux sous l’effet des changements globaux. Ce travail de thèse aura comme objectifs principaux de : 1) analyser les structurations spatio-temporelles de la diversité spécifique de ces communautés aux échelles locales et régionales (réseau de suivi sur plus de 20 ans, avec 5 années de relevés), en réponse à des variations environnementales multifactorielles (gradients complexes); 2) analyser la variabilité inter- et intra-spécifique des traits fonctionnels d’espèces cibles aux échelles locales et régionales ; 3) déterminer la contribution de cette variabilité intra-spécifique fonctionnelle par rapport à la variabilité liée au turn-over des espèces dans la réponse fonctionnelle globale des communautés aux changements environnementaux afin d’éclaircir leurs rôles respectifs dans la capacité adaptative de ces systèmes complexes face aux changements environnementaux à venir (à la fois graduels et extrêmes).
This thesis aims to understand the mechanisms that govern the spatial structuring and temporal dynamics of dune plant communities by studying the inter- and intra-specific variations of plant functional traits along complex environmental gradients. Understanding these mechanisms will make it possible to provide the theoretical bases for the construction of these assemblages in order to shed light on the implementation of management plans for the dune rim (zoning for specific and functional conservation priorities) and to predict the response of these assemblages to the evolution of these environments under the effect of global changes. This thesis work will have as main objectives to: 1) analyze the spatio-temporal structuring of the specific diversity of these communities at local and regional scales (monitoring network over more than 20 years, with 5 years of records), in response to multifactorial environmental variations (complex gradients); 2) analyze inter- and intra-specific variability of functional traits of target species at local and regional scales; 3) determine the contribution of this functional intra-specific variability compared to the variability linked to species turnover in the overall functional response of communities to environmental changes in order to elucidate their respective roles in the adaptive capacity of these complex systems in the face of upcoming environmental changes (both gradual and extreme).
Mots clés / Keywords : Végétation dunaire, érosion, biodiversité, structuration spatio-temporelle, côte atlantique, traits fonctionnels
Sand dune vegetation, functionnal traits, spatio-temporal structure, atlantic coast, biodiversity, coastal erosion
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Marie-Gabrielle HARRIBEY. Meilleures pratiques pour l’estimation d’indicateurs génétiques à partir de données basées sur l’ADN.
Dir. Myriam HEUERTZ (UMR BIOGECO) et Pauline GARNIER-GERE (UMR BIOGECO)
Financée par le projet Biodiversa+ GINAMO – Genetic Indicators for Nature Monitoring
Le sujet de la thèse porte sur le développement de recommandations visant à améliorer et à standardiser l'évaluation de l'état de conservation génétique et du potentiel adaptatif des populations et des espèces en relation avec l'objectif A du Cadre Mondial de Biodiversité (CMB), adopté en décembre 2022 lors de la COP15 de la Convention sur la Diversité Biologique (objectif A : '[...] Préserver la diversité génétique au sein des populations d'espèces sauvages et domestiquées, afin de sauvegarder leur potentiel d'adaptation.').
Pour la surveillance de la diversité génétique dans les populations et espèces pour le CMB, des indicateurs génétiques ont été proposés par Hoban et collègues (2020), dont la taille populationnelle efficace Ne, une valeur supérieure à 500 étant considérée comme un seuil permettant de maintenir un certain potentiel d’adaptation. De nombreux jeux de données de séquences ont récemment été publiés grâce à des technologies de séquençage de l'ADN de plus en plus abordables et à une collaboration accrue entre chercheurs et gestionnaires de la conservation de la biodiversité. Cependant, les méthodes d'estimation de Ne à partir de ces données génétiques sont sensibles à la structure entre populations, à leurs traits d'histoire de vie (par ex. longévité, variance du succès reproducteur), ainsi qu’au plan d'échantillonnage des données et aux hypothèses des modèles évolutifs sur lesquels sont basées ces méthodes. Il est donc nécessaire de développer des flux de travail standardisés pour l'acquisition de données et l’application de procédures d'estimation du Ne qui soient améliorées, fiables et robustes. Grâce à des approches complémentaires utilisant soit des simulations, soit des jeux de données empiriques existants, des analyses de sensibilité seront effectuées pour tester ou quantifier comment la distribution spatiale des populations, les traits du cycle de vie, les stratégies d'échantillonnage ou bien les méthodes d’estimation utilisées impactent les indicateurs de Ne à différentes échelles spatiales et temporelles. Nous utiliserons les résultats de ces analyses afin de proposer les meilleures pratiques d’estimation des valeurs de Ne au sein des populations d’espèces ayant des histoires évolutives et des statuts de conservation contrastés.
Mots clés : Indicateurs génétiques, conservation de la biodiversité, taille efficace de population, modélisation, données FAIR, Cadre Mondial de Biodiversité
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Séverin JOUVEAU. Effets de la diversité biologique des forêts sur la diversité fonctionnelle des prédateurs carabiques. Université de Bordeaux.
Dir. JACTEL Hervé (UMR BIOGECO) et CASTAGNEYROL Bastien (UMR BIOGECO).
Thèse sur valorisation des acquis scientifiques.
Il existe un lien fort entre la structure des communautés d’organismes et leur rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Les carabes forestiers rassemblent des insectes granivores, détritivores et prédateurs. Par la diversité de leurs caractéristiques biologiques (i.e. de leurs traits), ils constituent donc un modèle de choix pour étudier ces relations entre structure des communautés et fonctions écosystémiques. L’objectif de cette thèse est d’utiliser la diversité fonctionnelle des carabes pour inférer les mécanismes responsables de la structuration de leurs communautés et pour prédire leur impact sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers.
Trois questions structureront cette thèse : (1) Comment les communautés de carabes répondent-elles à la diversité des arbres et de la végétation du sous-bois ? (2) Quelles sont les relations entre diversité spécifique et diversité fonctionnelle dans les communautés de carabes ? (3) Comment l’intensité de la prédation est-elle reliée à la diversité fonctionnelle des carabes ?
Pour répondre à ces questions, les travaux de recherche combineront des échantillonnages à l'aide de pièges à fosse, l'identification des espèces, la mesure de leurs traits ainsi que des expérimentations sur les activités trophiques des carabes. Ils s’appuieront sur le dispositif ORPHEE, un site expérimental de 256 parcelles établissant un gradient de diversité spécifique et fonctionnelle en essences forestières. La thèse s'intègrera dans un projet se focalisant sur les interactions biotiques pour expliquer la relation entre diversité des arbres et productivité des forêts, notamment via une réduction de l'impact des insectes herbivores (financement ANR DiPTiCC).
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Shaan LEPAUL-PICOLET. Qu'est-ce qu'une plante individuelle ? Approche comparative des notions d'individualité et d’identité chez les Embryophytes et les Eumétazoaires.
Dir. Sophie GERBER (UMR BIOGECO) & Etienne ROUX
Bourse ministérielle
La question de l’individu ou de l’organisme individuel est une notion fondamentale en biologie, sans laquelle les concepts de fonction physiologique, de lignée reproductive, d’adaptation, d'évolution, de population, voire même d’écosystème, ne peuvent être étudiés ni même formulés. Or, si la notion d’individu semble intuitivement simple et suffisamment évidente pour que les biologistes se dispensent, dans la plupart des cas, d’en donner une définition, les propriétés fondamentales qui permettent de définir ce qu’on entend par « individu » biologique, et les critères d’individuation qui permettent d’attribuer à une entité ce statut « d’individu », ne sont pas épistémologiquement clairs et la littérature philosophique contemporaine n’a pas abouti à un consensus sur ces questions, en particulier chez les plantes. La difficulté des approches philosophiques à définir de manière consensuelle en quoi consiste l’individualité végétale génère une situation de flou épistémique autour du concept de « plante individuelle », pourtant d’usage fréquent et « spontané » dans la recherche actuelle en biologie des plantes terrestres (appelées Embryophytes), que ce soit dans des domaines de recherche en écologie, en démographie, en physiologie ou en biologie de l’évolution, avec des implications sociales importantes concernant la manière d’envisager les plantes et les modes de politique de gestion, de protection et de conservation. Fondamentalement, les Embryophytes ont un développement et une organisation modulaire, basée sur la répétition d'une unité de base de l'architecture – le module – continuellement réexprimée. Ce mode de croissance indéterminée leur permet d'exprimer une grande diversité de formes, accordées aux contraintes environnementales. Historiquement et actuellement, les arbres et les plantes individuelles sont régulièrement décrits par des botanistes, philosophes, naturalistes ou biologistes comme des colonies, des rassemblements de bourgeons, des êtres multiples et composites, plutôt que comme des individus unifiés. Les Embryophytes sont en effet capables d’embryogenèse somatique, susceptibles de constituer de larges populations clonales, et de ce fait supposés être caractérisés par un mosaïcisme génétique, dont l'importance reste à démontrer. Les Embryophytes se définiraient alors comme des entités modulaires, polygénomiques et polyembryoniques, avec comme conséquence que les différents critères d’identité et d’individualité ne convergeraient pas nécessairement au même niveau, l’unité génétique (genet) différant par exemple de l’unité morphofonctionnelle (ramet).
Mots clés : Biologie animale, Épistémologie, Biologie végétale
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Daniela N'DO. Identification de variétés améliorées de sorgho tolérantes à la sécheresse.
Dir. Sylvain DELZON (UMR BIOGECO)
Financé par ANR « Sordrought »
Spring crops are of global importance for food security, but above all for diversifying crop rotations. However, even more than winter crops, their production is dramatically affected by climate change, and more particularly by summer droughts. In this context, the identification of mechanistic traits contributing to adaptation to water scarcity is essential to maintain crop yields in the future. Traits related to plant hydraulics have been widely described, but not in crops. Applied to varietal selection, they could be used to improve yield in conditions where water use is limited.
Here we focus on characterizing key hydraulic traits such as leaf embolism resistance, residual transpiration and root shrinkage in sorghum, a promising species native to Africa that requires less water during its growing season than current European spring crops. We will then compare the different lines measured in order to decipher the intraspecific drought
resistance spectrum.
These results will enable us to identify trait syndromes associated with greater drought resistance, which will then be used in a modeling approach to identify ideotypes for breeding
programs.
Mots clés : hydraulics, crops, drought, breeding, sorghum, drought, resistance, xylem, cavitation.
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Nattan PLAT. Vers un bocage forestier: connectivité et multifonctionnalité des lisières feuillues en paysage de plantations de pin. Université de Bordeaux
Dir. JACTEL Hervé (UMR BIOGECO)
Financée par le projet européen Green Deal : « ECO2ADAPT »
L'objectif du sujet de thèse est de tester l'effet d'un maillage de lisières feuillues denses et connectées dans un paysage de plantations intensives de pin maritime pour servir d'habitat et de corridors de dispersion à la faune (conservation de la biodiversité) et de protection des forêts contre les aléas biotiques et abiotiques (atténuation des risques). Ainsi, trois approches méthodologiques seront appliquées:
- une approche observationnelle avec l'étude multitaxonomique de la biodiversité associée aux lisières feuilles et le suivi temporel des dommages forestiers dans les plantations de pin adjacentes.
- une approche expérimentale avec des tests de prédation de fausses chenilles à distance croissante des lisières feuillues et des expériences de capture, marquage, recapture d'espèces prédatrices d'insectes pour évaluer la connectivité fonctionnelle des lisières feuillues.
- une approche de modélisation qui permettra de tester l’effet du maillage de lisières feuillues sur les risques biotiques (insectes ravageurs) et abiotiques (feux et vents).
Mots clés /Keywords : diversité forestière, écologie du paysage, écologie des communautés, entomologie
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QUICHAUD Louis. Trajectoires de restauration écologique des habitats rivulaires dans l'Estuaire de la Gironde : approche multicritères et multi-sites pour la reconstruction d'un réseau écologique fonctionnel". Université de Bordeaux
Dir. Didier Alard (UMR BIOGECO) et Laure Carassou (UR EABX-INRAE)
Financée par le CDSN (Contrat Doctoral Spécifique Normalien) ENS Lyon
La restauration écologique dans les milieux estuariens est particulièrement complexe à mettre en place, due à la nature dynamique du milieu qui rend difficile l’anticipation et la modélisation de la trajectoire des sites restaurés. Les retours d’expérience de restauration montrent que la succession des habitats et des services écologiques qu’ils rendent se fait en effet sur le long terme et est dépendante d’un ensemble de facteurs écologiques et socio-économique. Identifier ces facteurs est donc aujourd’hui un enjeu majeur dans la conception de projets de restauration.
Les sites de restauration de l’estuaire de la Gironde ont été conçus de manière opportuniste ou individuelle. Le maintien des fonctions écologiques d’accueil de la biodiversité associées aux habitats riverains estuariens, et plus généralement aux zones humides, étant grandement lié à la connectivité des réseaux écologiques , cela pose la question de la restauration d'une mosaïque d'habitats riverains fonctionnels, à l'échelle de l’estuaire. Au-delà de la connectivité écologique, l’adhésion des populations usagères et riveraines est décisive pour la réussite des projets de restauration écologique. Ces derniers doivent donc absolument prendre en compte le contexte social (usages et pratiques) dans lequel ils s’insèrent . Il est donc aujourd’hui essentiel de penser les projets de restauration écologique en considérant un ensemble de critères écologiques et sociaux pour permettre la reconstruction d’un ensemble d’habitats riverains fonctionnels associés aux estuaires.
Le travail vise à comprendre les étapes de restauration des habitats rivulaires dans l’estuaire de la Gironde, afin de proposer à la fois un meilleur accompagnement des processus de restauration à l’échelle des sites, et une stratégie globale de construction d’un réseau écologique à l’échelle du paysage. La démarche mobilise les approches écologiques, géographiques et anthropologique pour aborder ces questions. A l’échelle des sites ciblés, nous souhaitons aboutir à une identification des facteurs écologiques et sociaux influençant les trajectoires des sites en restauration et donc de critères de réussite de projets de restauration. A l’échelle de l’Estuaire, nous voulons aboutir à la constitution d'un ou plusieurs réseaux possibles associant des mosaïques d'habitats riverains et leurs fonctions associées.
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ROGER Lucas. Caractérisation de la dynamique d’installation des plantations urbaines boisées denses et des fonctions écologiques associées. Université de Bordeaux
Dir. PORTE Annabel (UMR BIOGECO)
Financée par une bourse cifre Plante et Cité
La gestion des milieux urbains est un problème complexe pour les gestionnaires, qui doivent associer des critères liés à la santé publique, à l’énergie, à l’alimentation, à l’eau, au logement, aux espaces verts afin d’assurer aussi bien la qualité de ces ressources que leur accessibilité pour tous. En sus de ces composantes, les enjeux liés à l’habitabilité et l’adaptation des zones urbaines sont devenus des préoccupations cruciales dans le contexte des changements globaux - changements climatiques et érosion de la biodiversité – qui demandent d’accélérer la conception et la mise en oeuvre de politiques publiques et d’aménagement des villes en incluant des solutions basées sur la nature.
En France, des programmes massifs de plantation d’arbres ont été lancés depuis quelques années. Or les stratégies adoptées par les gouvernements et territoires pour verdir la ville soulèvent parfois des questions face aux types d’actions à mettre en place. Une partie de la société civile s’implique actuellement à travers des initiatives de végétalisation citoyenne, notamment par la mise en place de « micro-forêts », c’est-à-dire des plantations urbaines denses de jeunes sujets. Ce type d’initiatives est également promu par des acteurs du secteur privé ou institutionnalisé en réponse aux politiques publiques favorables à une participation des citoyens à l’aménagement de la ville. Aujourd’hui les plantations d'îlots boisés denses (PIBD) ou de « micro-forêts » constituent des aménagements d’intérêt en milieux urbains pour bon nombre d’acteurs, sans que l’on dispose cependant d’une connaissance claire de leur développement en climat tempéré urbain, ou de leur efficacité en terme écologique.
En France, des travaux ont été amorcés sur le sujet sans qu’il y ait eu de programmes de recherche appuyés permettant de corréler clairement les caractéristiques des micro-forêts sur les plans biologiques, écologiques, techniques ou encore économiques. La thèse proposée s’inscrit dans une collaboration d’acteurs de la recherche et de l’ingénierie visant à mettre en place un observatoire des plantations denses sur l’ensemble du territoire français, afin de répondre aux questionnements écologiques et techniques que peuvent poser ces structures de végétalisation.
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Laura SCHILLE. Diversité des prédateurs et régulation de l’herbivorie sur le chêne : effets du climat et de l’urbanisation à différentes échelles
Dir. CASTAGNEYROL Bastien (UMR BIOGECO) & BARBARO Luc (UMR DYNAFOR)
Financée par INRAE (ECODIV) et la Région Nouvelle-Aquitaine
La thèse explorera les liens entre biodiversité et services écosystémiques dans un contexte de changement climatique et d’intensification de l’urbanisation. Elle s’appuiera sur un projet de science citoyenne centré sur les interactions tritrophiques entre le chêne pédonculé, ses herbivores et leurs prédateurs. Il s’agira d’évaluer quelles composantes de la biodiversité des oiseaux (taxinomique, fonctionnelle, acoustique) sont corrélées à la fonction de prédation dans la canopée des chênes et d’en évaluer les conséquences sur le service de régulation des dégâts d’insectes herbivores. La dimension européenne et participative du projet permettra de caractériser la biodiversité des oiseaux, la fonction de prédation et le service de régulation, ainsi que les relations entre ces variables sur l’ensemble de l’aire de distribution du chêne pédonculé en Europe en milieu urbain et rural.
Mots clés / Keywords : Interactions tritrophiques, Diversité acoustique, Urbanisation, Ecologie des communautés, Science citoyenne
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Gregory SOULET. Efficacy of assisted migration of provenances in white oak populations
Dir. Benjamin BRACHI et Ivan SCOTTI
Financée par le contrat de recherche Optforest (HE)
Les forêts de chênes en Europe présentent un nombre inhabituel d'arbres en déclin, probablement en raison du changement climatique et de la série d'étés très chauds et secs depuis 2018. Les gestionnaires forestiers s'adaptent et augmentent souvent le taux d'extraction pour éviter la perte d'arbres précieux. Parallèlement, ils cherchent des solutions pour maintenir le couvert forestier et le renouvellement de la ressource. L'une de ces solutions est la migration assistée des espèces ou des provenances. L'hypothèse est que les populations et les espèces se sont adaptées au fil du temps à leurs environnements locaux respectifs, c'est-à-dire à l'environnement qu'elles occupaient avant l'Anthropocène et le changement climatique. L'espoir est que le renouvellement des forêts avec des espèces et des provenances provenant d'un climat plus chaud et plus sec permettra de maintenir des forêts aussi semblables que possible aux forêts que nous connaissons et dont nous dépendons aujourd'hui. Dans cette thèse, nous nous demanderons si la migration assistée de provenances de chênes provenant de zones plus chaudes et plus sèches de l'aire de répartition de l'espèce est une stratégie utile à envisager. Alors que les populations de chênes présentent une différenciation des traits adaptatifs tels que la phénologie le long des gradients environnementaux, elles présentent également une variation importante au sein des provenances. Cela signifie que les populations de chênes ont probablement un grand potentiel d'adaptation et peuvent être capables d'évoluer et de s'adapter sur de courtes périodes. Pour répondre à cette question générale, nous nous appuierons sur les jardins communs de chênes existants en Europe, qui comprennent des provenances (populations) provenant d'une grande diversité de climats dans l'ensemble de l'aire de répartition de l'espèce. Nous mesurerons les caractéristiques liées à la valeur sélective, telles que la croissance et la résistance aux événements climatiques extrêmes, et nous séquencerons individuellement des centaines d'arbres provenant de ces jardins communs et de populations naturelles en déclin. Cet ensemble de données permettra de répondre à trois questions : 1) Les populations de chênes sont-elles devenues inadaptées à leurs environnements respectifs ? 2) La diversité génétique présente dans les populations de chênes permettra-t-elle une évolution rapide en réponse aux changements climatiques ? 3) La migration assistée des provenances aurait-elle un impact sur le potentiel adaptatif des populations ?
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Sthyve TATHO. Développement de nouvelles méthodes d’intégration de données multi-omiques dans des modèles de communautés microbiennes synthétiques issues de la phyllosphère.
Dir. Simon LABARTHE (UMR BIOGECO)
Financé par le PEPR Agroécologie & Numérique, projet Mistic
Les communautés microbiennes sont une composante essentielle de la santé des plantes. En interaction avec l'hôte, elles jouent un rôle prépondérant dans l'acquisition de nutriments nécessaires à la plante, et permettent de limiter l'invasion de pathogènes microbiens. Toutefois, les mécanismes d'assemblage et de régulation de ces communautés restent très mal connues. En écologie microbienne, le développement de séquenceurs et de dispositifs de mesure de dernière génération a permis l'acquisition de données massives, appelées données omiques, pour mieux décrypter la composition, le fonctionnement et la dynamique de ces communautés. Afin d’intégrer ces données à l’échelle de la communauté, la constitution de modèles dynamiques semble un outil prometteur. Actuellement, des modèles à l’échelle intra et inter-cellulaires, comme les modèles constraint-based (FBA,dFBA,MFA), permettent une description fine des flux métaboliques en lien avec les données omiques, au prix d’un coût computationnel fort et d’une scalabilité limité à des grandes communautés. De l’autre côté du spectre, des modèles populationnels (Generalized Lotka-Volterra, Consumer-Resources models) permettent de représenter efficacement les interactions entre membres de la communauté mais la connexion avec les données moléculaires reste limitée. L’objectif de cette thèse est de développer une approche de modélisation intermédiaire qui puisse permettre une représentation compacte de la dynamique de la communauté, tout en gardant un lien avec les données omiques sous-jacentes.
Mots-clés : Système dynamiques, mathématiques appliquées, inférence, jumeau numérique, biologie des systèmes.
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Adélaïde THERAROZ. Estimation du potentiel évolutif de trois espèces d'arbres forestiers (Pinus pinaster, Fagus sylvatica et Pinus sylvestris) dans des Unités de Conservation Génétiques localisées dans différents pays Européens
Dir. GONZALEZ-MARTINEZ Santiago (UMR BIOGECO) & Marjana Westergren (Institut forestier slovène)
Financée par le projet H2020 FORGENIUS
Adaptation of forest trees to climate change and increased forest resilience can be fostered by the use of adequate forest genetic resources. To meet this end, forest managers and breeders can take advantage of the large genetic diversity available in natural populations of forest trees. Forest genetic resources are predominately conserved in situ aiming at promoting continuous adaptation. European countries and the EU have long promoted, supported and implemented conservation of forest genetic resources, notably by establishing Genetic Conservation Units. However, the capacity for adaptive evolution of GCUs have never been assessed, which limits the value and utility of this unique resource for a variety of end-users in the field of conservation, management and breeding. More generally, whether long-generation time organisms, like forest trees, will be able to response to rapidly changing environmental conditions is a fundamental question in ecology and evolution.
Annual plants are able to adapt gradually, year by year, but long-lived species such as forest trees are experiencing abrupt shifts of environmental conditions, corresponding to accumulated annual changes. Whether evolutionary rates in these species are fast enough to mitigate the effects of rapid climate change is currently unknown. In our study, we will combine the estimation of selection gradients (i.e. the regression coefficient of relative fitness on a trait) and heritability in the field to assess population responses for growth, reproduction and phenology traits in several Genetic Conservation Units (GCUs) of three keystone European forest tree species (P. pinaster, F. sylvatica and P. sylvestris). We will also develop integrative prediction models that add genomic information (e.g. polygenic scores or counts of positive-effect alleles) to the current modelling framework in order to improve trait-prediction of uncharacterised GCUs across Europe.
The PhD is part of the framework of the EU Horizon2020 project FORGENIUS.
Mots clés /Keywords : Evolutionary ecology, population genetics, population genomics, climate change
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Juan Carlos VILLALBA MALAVER. Forêt urbaine Bordeaux Métropole, quelles opportunités et quelles vulnérabilités face aux changements climatiques ?
Dir. Annabel PORTE (UMR BIOGECO)
Thèse CIFRE avec Bordeaux Métropole.
Les travaux de recherche portent sur l’analyse de la structure et de la diversité de la forêt urbaine, au sein de la matrice du bâti, sa vulnérabilité vis-à-vis des stress abiotiques (sécheresse, température) afin d’évaluer son hétérogénéité dans le territoire et d’identifier ses forces et faiblesses en terme d’équité vis-à-vis des populations et sa durabilité face au changement climatique. Elle repose sur une association d’analyse de données déjà disponibles (inventaires de Bordeaux Métropole, bibliographie), la réalisation d’inventaires écologiques, de mesures écophysiologiques au laboratoire et sur le terrain. Nos hypothèses sont que la forêt urbaine pourra contribuer à adapter les villes au changement climatique de façon durable, d’une part si elle est elle-même résistante à l’accroissement prévu des stress estivaux, et d’autre part si elle est spatialement et équitablement répartie dans la ville et vis-à-vis des populations.
Mots-clés : résistance au stress abiotique, capacité d'ombrage, indice de performance
