THEMES DE RECHERCHE

 

 

Mes activités de recherche portent sur l'évolution de la diversité et de la différenciation génétique entre les populations naturelles, quel que soit le niveau où cette  diversité s'exprime (des gènes aux traits phénotypiques). Les relations entre ces différents niveaux constituent un des axes prioritaires de mes recherches. Ces recherches sont motivées par la compréhension des mécanismes évolutifs qui ont conduit à l’organisation actuelle de la diversité. Initialement tournées vers  l’histoire passée des espèces, elles s’intéressent aujourd’hui plus particulièrement à l’évolution future en réponse  aux changements environnementaux. Elles font donc très largement appel à la microévolution en croisant des approches complémentaires: génétique, génomique et écologie. Mes recherches s'organisent autour de six  thèmes.

1. Approches théoriques et expérimentales.

Mes méthodes d’analyse associent des approches expérimentales et théoriques. Un objectif très important est de réunir des données de diversité à différentes échelles spatiales (depuis la population jusqu’à l’aire de distribution) pour en déduire des patrons de distribution, et en inférer les mécanismes évolutifs sous-jacents. Ces données expérimentales sont confrontées à des modèles théoriques et à différents scénarios évolutifs grâce à l’utilisation de simulations informatiques.

2. Modèles expérimentaux

Les chênes européens (Chêne sessile et pédonculé) constituent les principaux modèles d’études. De multiples données de diversité ont été recueillies sur l’ensemble de l’aire naturelle (séquences d’ADN chloroplastique et nucléaires, gènes, caractères phénotypiques). Des observations continues sont menées sur des gradients spatiaux environnementaux (altitude, latitude)  susceptibles de reproduire des changements climatiques futurs. Ces données ont été complétées par les celles relatives aux ressources génomiques (cartes génétiques, banques de séquences d’EST) et sont aujourd’hui réunies sur un portail électronique 

3. Différenciation mono et multilocus

Un aspect particulier de mes recherches concerne les relations entre différenciation de caractères phénotypiques et différenciation au niveau moléculaire. Ces deux niveaux se caractérisent par des différences d’architecture génétiques (multilocus vs monolocus), qui conditionnent en grande partie les « ruptures » de différenciation observées entre caractères quantitatifs (Qst) et données moléculaires (Fst). Les déséquilibres de liaison ainsi que les effets d’interaction entre gènes (épistasie), constituent de ce fait une préoccupation toute particulière.

4. Différenciation adaptative et neutre

Avec le développement de la génomique fonctionnelle, nos recherches se sont progressivement orientées vers l’identification de gènes impliqués dans des caractères liés à l’adaptation des arbres à leur milieu (phénologie du bourgeon terminal et réponse à l’anoxie racinaire). Notre objectif est d’estimer la diversité de séquences dans ces gènes au sein de populations naturelles, en comparaison avec la diversité des caractères phénotypiques eux-mêmes, dans l’espoir d’y retrouver les empreintes moléculaires de la sélection naturelle.

5. Répartition de la différenciation moléculaire au sein du génome

La disponibilité de cartes génétiques dense  du chêne sessile et pédonculé permet aujourd’hui de localiser des régions d’intérêt en combinant deux approches complémentaires : la localisation de QTL de caractères phénotypiques répondant à la sélection naturelle et la cartographie des valeurs de différenciation (Fst) des marqueurs.

6. Différenciation entre populations et différenciation entre espèces

Au-delà de la différenciation génétique entre populations d’une même espèce, mon intérêt porte également sur la différenciation entre espèces proches, notamment au sein du complexe des chênes blancs européens (Quercus petraea et Q. robur), sous l’effet notamment de la sélection diversifiante.

 

PROJETS

2014-2020 Projet TREEPEACE financé par l’Union Européenne (projet ERC Advanced Grant FP7 -339728)  «Le rythme de l’évolution des arbres depuis l’holocène jusqu’à l’anthropocène» Coordinateur : Antoine Kremer

Le projet TREEPEACE a pour objectif de mesurer les taux d’évolution des arbres (en prenant pour exemple les chênes)  à différentes échelles de temps, au cours desquelles il y a eu des changements environnementaux majeurs. Trois périodes sont particulièrement suivies: (1) la période de réchauffement post glaciaire (depuis les derniers 15000 ans), (2) la période postérieure au petit âge glaciaire (depuis 1600 jusqu’à nos jours), (3) la période actuelle et future. Le projet s’intéresse aux changements évolutifs qui se sont produits au niveau du génome, mais aussi au niveau de plusieurs caractères phénotypiques contribuant au syndrome adaptatif. Il utilise des approches complémentaires (analyse de l’ADN ancien, reséquencage de génomes entiers, monitoring synchronique at allochronique in situ et en test de provenances, simulation, génétique quantitative évolutive) pour aboutir à une vision générique de l’évolution d’espèces à longue durée de génération, et sur des courtes échelles de temps.

2014-2018  Projet ANR MECC « Mécanismes d’adaptation au changement climatique : comment plasticité phénotypique, micro-évolution et migration affecteront elles la phénologie des arbres forestiers ? » financé par l’ANR. Coordinatrice : Ophélie Ronce.  5 Unités de recherches. Même si les émissions de serre diminuent dans les prochaines décennies, un changement rapide du climat va se produire, avec des conséquences à long terme sur la viabilité des écosystèmes et leurs services. Il est donc nécessaire de prévoir l’adaptation des populations naturelles à ce changement en termes de migration, plasticité, et changement génétique. Les projections d’impacts du changement climatique sur la biodiversité incorporent très rarement ne serait-ce qu’un des mécanismes d’adaptation.

Nous proposons d’étudier l’interaction entre les trois mécanismes d’adaptation ci-dessus pour décrire et prévoir l’adaptation des arbres forestiers au changement climatique. Nous voulons (1) évaluer la valeur adaptative de la plasticité phénotypique dans les climats actuel et futur à différentes échelles spatiotemporelle, (2) comprendre comment la microévolution en interaction avec la plasticité  et les flux de gènes, façonne les variations phénotypiques dans les climats actuel et futur, (3) utiliser notre compréhension accrue des variations phénotypiques spatiotemporelles afin de mieux prédire la distribution future des espèces.

2011-2020  Laboratoire d’Excellence COTE financé par le Commissariat Général à l’Investissement «  Evolution, adaptabilité et gouvernance des écosystèmes continentaux et côtiers ». Coordinateurs : Antoine Kremer et Hélène Budzinski. 10 unités de recherches appartenant aux Universités  de Bordeaux 1, Bordeaux 2 , Bordeaux 4 et de l’INRA, CNRS, IFREMER et CEMAGREF

L’ambition du LabEx COTE est de développer des recherches couplant l’ensemble des facteurs responsables de l’évolution des écosystèmes (Agrosystèmes, forêts et écosystèmes côtiers), quel que soit l’impact  de l’homme sur leur fonctionnement. Il vise à développer une approche générique s’appliquant  autant aux écosystèmes naturels qu’artificialisés, et prenant en compte les interactions entre écosystèmes.  Cet objectif  nécessite le concours de communautés scientifiques diverses et complémentaires, le développement d’approches intégratives innovantes, un dialogue renforcé entre les chercheurs et la société. Le LabEx COTE réunit des chercheurs  en biologie, physique, chimie et sciences socio-économiques de l’environnement, pour comprendre et prévoir les réponses des écosystèmes aux changements induits par l’homme et pour fournir des outils et des méthodes de régulation ou de conduite de leur évolution. Les principaux résultats escomptés du Labex COTE devraient conduire à une gestion adaptative des écosystèmes en réponse aux  changements environnementaux.  Cette gestion regroupe des actions d’atténuation de la vulnérabilité des milieux, de mitigation face aux risques naturels et anthropiques, voire de réhabilitation. COTE met en place une cellule d’expertise  dont l’objectif est de renforcer le dialogue entre utilisateurs de la recherche et chercheurs, et de faciliter la mise en oeuvre de la gestion adaptative.

 

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