Projet de thèse 2016 -2019 (biologie végétale, génétique, écophysiologie, écologie et statistiques)

Contribution de l’adaptation génétique et de la plasticité phénotypique de traits adaptatifs dans les mécanismes d’adaptation du Peuplier noir (Populus nigra L.) dans le contexte du changement climatique

Unité et équipe d’accueil :

Unité de Recherche : AGPF Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières,

INRA Val de Loire, site d’Orléans (http://www6.val-de-loire.inra.fr/uragpf)

Directeur de thèse : Marc Villar (DR INRA)

mail : marc.villar@orleans.inra.fr, tel : 02 38 41 78 74

Collaborations : RNN des Ramières (JM. Faton), RNN de St-Mesmin (M. Chantereau), UE GBFor (INRA Orléans), ONF PNRGF, LBLGC (Université d’Orléans)…

Ce projet de thèse rentre dans le cadre de l’étude des mécanismes d’adaptation d’une espèce forestière emblématique de la forêt alluviale (Populus nigra L.), dans le contexte du changement climatique. Les plantes peuvent répondre aux perturbations environnementales de différentes façons. Elles peuvent (i) disparaître (ii) migrer vers des conditions climatiques plus favorables, ou enfin (iii) s'adapter in situ en ajustant leur phénotype à l'environnement (plasticité phénotypique) et/ou en évoluant génétiquement par recombinaison et tri par la sélection naturelle. Dans ce dernier cas, le potentiel d’adaptation d’une espèce aux changements de l’environnement est lié à la diversité génétique potentielle et la plasticité phénotypique des individus de la population (Heinze et Lefèvre 2001). Une de nos études récentes de la diversité génétique du peuplier noir (Faivre Rampant et al. sous presse) a démontré un niveau de diversité importante et une structuration génétique par bassin versant en France (dont notamment entre la Loire et la Drôme). Les études sur la plasticité phénotypique ont été moins abordées, notamment chez le peuplier noir. Pourtant, ce processus a été démontrée comme héritable et fourni une réponse évolutive de court terme aux changements climatiques (Aitken et al. 2008, Nicotra et al. 2010).

L’objectif général de la thèse est de caractériser la part de la diversité génétique et de la plasticité phénotypique dans l’expression de caractères adaptatifs chez le peuplier noir. Les expériences seront centrées sur les jeunes semis, stade clé de la régénération de l’espèce. La croissance et le développement de la croissance de semis seront étudiés au cours de deux saisons de végétation après germination, en comparant et en croisant deux pools génétiques et deux contextes pédo-climatiques contrastés : Atlantique/Loire et Méditerranéen/Drôme. Les semis seront suivis (i) en conditions in situ par quadrats sur des sites identifiés de régénération naturelle au sein de deux réserves naturelles fluviales de Loire (RNN de St-Mesmin) et Drôme (RNN des Ramières) et (ii) en conditions ex situ dans des dispositifs expérimentaux dans de larges conteneurs, disposés en pépinière à proximité de l’étude in situ. Pour l’expérimentation ex situ, les graines seront collectées sur des peupliers noirs adultes des deux pools génétiques de Loire et de Drôme (arbres des berges des sites de régénération naturelle). L’évaluation de la plasticité phénotypique sera réalisée via les dispositifs expérimentaux (conteneurs en pépinière) sur les semis de ces deux origines génétiques, qui seront installés dans les deux environnements (dispositif de transplantation réciproque). Les mesures se focaliseront sur des caractères morphologiques et fonctionnels potentiellement adaptatifs, à la fois sur le compartiment aérien (phénologie, surface et température foliaire, photosynthèse et efficience d’utilisation de l’eau, densité et taille des stomates et biomasse) et sur le compartiment racinaire (biomasse et analyse via WinRhizo: longueur cumulée et diamètre moyen).

Ce travail de thèse complétera les travaux préliminaires de thèse en écophysiologie et sédimentologie, sur semis de Peuplier noir, de S. Chamaillard (2011) et de C. Wintenberger (2015). Le sujet de thèse proposé s’intègre dans les deux axes thématique de recherche de l’unité AGPF et déclinés dans l’équipe Génétique et Physiologie de l’Adaptation (i) Axe A : Recherche d’indicateurs d’adaptabilité au niveau des individus et des populations d’arbres forestiers, et notamment le sous-axe ciblé sur les variations du phénotype dans un environnement changeant (ii) Axe B : Gestion durable de la diversité génétique dans les écosystèmes forestiers spontanés et cultivés et notamment le sous-axe ciblé sur la conservation des ressources génétiques menacées et sur l’effet des changements climatiques et des modes de gestion sur la dynamique de la diversité génétique. Sur le plan fondamental, les travaux de recherches ont pour objectif d’améliorer les connaissances sur les caractères et mécanismes impliqués dans l’adaptation d’une espèce pionnière, à un stade juvénile et notamment sur la composante racinaire peu étudiée. Sur le plan appliqué, ces travaux permettront d’évaluer le potentiel d’adaptation de cette espèce et les conséquences dans le cadre du programme national de conservation des ressources génétiques de cette espèce, programme piloté par l’unité AGPF depuis 2002 (http://peupliernoir.orleans.inra.fr/).

Références :

Aitken SN, Yeaman S, Holliday JA, Wang T, Curtis-McLane S. 2008. Adaptation, migration or extirpation : climate change outcomes for tree populations. Evolutionary Applications 1 : 95-111

Chamaillard, S. 2007 – 2011. Efficience d’utilisation de l’eau chez le peuplier noir (Populus nigra L.) : variabilité et plasticité en réponse aux variations de l’environnement. Thèse de l’Université d’Orléans. 188pp.

Faivre Rampant P., et al. New resources for genetic studies in Populus nigra: genome wide SNP discovery and development of a 12k Infinium array. Mol Ecol Res (sous presse)

Heinze B., Lefèvre F. 2001. Genetic considerations for the restoration of riparian populations. In : EUFORGEN technical bulletin. In situ conservation of Populus nigra . International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy. Pp. 25-35

Nicotra AB, Atkin OK, et al . 2010. Plant phenotypic plasticity in a changing climate. Trends in Plant Science, 15 : 684-692

Wintenberger, C. 2011 - 2015 : Rôle de la dynamique hydro-sédimentaire et des travaux d’entretien du lit sur le renouvellement des communautés de Salicaceae colonisant les sédiments de Loire. Thèse de l’Université F. Rabelais de Tours. 355pp.

Compétences recherchées :
- Master 2 Recherche ou équivalent (École Ingénieur) en Biologie végétale / Environnement ou cursus apportant des bases solides dans ces disciplines.
- Compétences dans un ou plusieurs des domaines suivants : biologie végétale, génétique, écophysiologie, écologie et statistiques

- Intérêt pour le travail multidisciplinaire

- Excellentes capacités de rédaction, maîtrise écrite et orale de l’anglais

- Rigueur et organisation : acquisition et gestion de (très nombreuses) données, en pépinière et en forêt, bonnes aptitudes relationnelles, nombreux aspects techniques d’expérimentation.

- Esprit d’initiative, créativité et curiosité ; motivation pour la recherche

- Fort attrait pour le travail de terrain

- Autres : Permis de conduire, savoir nager

Pour postuler :

Merci d'adresser votre candidature (lettre de motivation et CV) par mail, d'ici le 8 avril 2016 au plus tard, à Marc Villar (marc.villar@orleans.inra.fr). La lettre de motivation devra démontrer l’intérêt du (ou de la) candidat(e) pour le sujet ainsi que la façon dont il (ou elle) perçoit l’adéquation de ses compétences avec le projet de doctorat.

Un entretien à l’INRA d’Orléans sera organisé début mai, si le dossier est retenu, pour sélectionner in fine 2 à 3 candidat(e)s.

Enfin, les candidat(e)s seront auditionné(e)s par l’Ecole Doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (ED 549 SSBCV Orléans-Tours) à Tours le 12 mai 2016 pour le choix final du doctorant(e).

Le travail débutera à l’automne 2016. Le candidat devra s'inscrire à l’Université d’Orléans pour la préparation de sa thèse de doctorat, et devra être titulaire du Master2 (ou diplôme équivalent) lors de son inscription.