Station d’Écologie Théorique et Expérimentale

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Axes de Recherche

Impacts des génomes et des phénomes sur le fitness

Les traits phénotypiques et les gènes sont au cœur des études éco-évolutives. Cependant, il est bien connu que la sélection peut opérer simultanément sur les gènes et les traits dans des directions différentes et avec des forces variables au sein d'une population, ce qui limite notre capacité à interpréter correctement les modèles évolutifs.

Notre équipe développe une vision inclusive des phénomes et des génomes pour mieux comprendre les schémas adaptatifs. D'une part, nous décrivons la structure des traits phénotypiques dans divers taxons et leur potentielle organisation dans des syndromes, c'est-à-dire des suites de traits corrélés. Nous relions ces stratégies phénotypiques aux avantages ou aux coûts potentiels sur le fitness des organismes. La comparaison d'espèces étroitement apparentées nous aide à aborder ces questions aux niveaux intra- et interspécifique.

Notre équipe étudie notamment les syndromes de pollinisation chez les orchidées, les syndromes de prédation chez les serpents et les syndromes de dispersion chez les lézards et les protistes. Nous étudions également une série de traits complexes à travers toutes nos espèces modèles comme la socialité, la coopération, la communication, le mouvement, la capacité cognitive, la sénescence, la préférence d'habitat et l'organisation cellulaire. D'un autre côté, nous étudions l'impact de la structure du génome sur les corrélations entre caractères phénotypiques et sur le fitness. Deux systèmes modèles sont particulièrement utilisés étudiés : les éléments transposables chez les orchidées et la structure singulière du macronoyau des Ciliés (par exemple, nombre élevé et variable des copies chromosomiques).

Notre objectif à long terme est d'établir des cartes multidimensionnelles des génomes et des phénomes, mettant en lumière les corrélations entre un certain nombre de leurs dimensions.

Interactions entre les différents processus éco-évolutifs dans des environnements changeants

La réponse de la biodiversité aux changements environnementaux est une question scientifique et sociétale majeure en raison du changement global. Cependant, nous sommes loin d’être capables de prédire avec précision l’impact des changements environnementaux sur la persistance des organismes, car il nous manque une vision globale des interactions entre les divers processus à l’œuvre.

L’équipe évalue comment la sélection sur des variations préexistantes ou nouvelles, la plasticité phénotypique et/ou la dispersion permettent aux organismes de s’adapter aux changements environnementaux à court (d’une à quelques générations) et à long terme (des dizaines à des milliers de générations). Nous mesurons l'aptitude des organismes dans un ensemble de conditions naturelles ou expérimentales bien contrastées. En particulier, nous nous concentrons sur les réponses aux gradients environnementaux dans des études de terrain à long terme dans les Pyrénées et les Cévennes pour analyser, par exemple, la variation naturelle de la réponse des organismes à l'altitude, à l'hypoxie, à la température et à l'utilisation des terres.

Nous étudions également la fragmentation de l'habitat, le changement climatique, la pollution et leurs interactions en réalisant des expériences dans la nature et dans les installations expérimentales de la SETE (métatron terrestre, microcosmes).

Bases moléculaires de l’adaptation

La capacité des organismes à exprimer des phénotypes correspondant à des environnements changeants est directement liée aux mécanismes moléculaires sous-jacents.

Les modifications génétiques, mais aussi non génétiques, peuvent entraîner des changements phénotypiques qui permettent aux organismes de suivre les changements environnementaux. Lier l'évolution des phénotypes complexes à leurs bases moléculaires fournit ainsi des informations clés sur le temps de réponse et la stabilité de l'adaptation des organismes. Nous utilisons des approches fondées sur les génomes complets, les transcriptomes et/ou les épigénomes pour relier les modifications phénotypiques, fixes ou plastiques, à leurs mécanismes moléculaires sous-jacents.

Des modifications épigénétiques ou des changements de ploïdie (dans le macronoyau des ciliés) pourraient notamment permettre aux génotypes sous-optimaux d'atteindre rapidement un optimum de fitness par des changements plastiques, étape possiblement suivie par de l'assimilation génétique. Nous nous concentrons sur les déterminants moléculaires des traits influençant fortement le fitness, par exemple, la cognition chez les oiseaux ou l'organisation ciliaire chez les ciliés.

Nous utilisons l'évolution expérimentale pour étudier la dynamique des modifications génétiques et non génétiques. Nous recherchons notamment l'existence de contraintes (épi)génétiques responsables de l'évolution des syndromes phénotypiques chez les serpents, les orchidées et les ciliés.

Rôle de la variabilité intraspécifique sur la dynamique et le fonctionnement des populations, des communautés et des écosystèmes

Le fonctionnement et la dynamique des systèmes biologiques peuvent être très différents selon les assemblages de phénomes et de génomes. De plus, certaines stratégies telles que la croissance rapide, les interactions strictes entre espèces et de fréquentes insertions génomiques peuvent assurer un succès à court terme, mais une vulnérabilité à long terme en fonction de la dynamique globale des populations, des communautés ou des écosystèmes.

Nous étudions l'impact de la variabilité intra- et inter-spécifique sur la dynamique des systèmes biologiques à travers des échelles de temps écologiques et évolutives. Nous relions la démographie, la productivité de l'écosystème et la diversification des espèces à la variabilité du phénome et/ou du génome. Nous développons notamment des expériences concertées sur de multiples taxons entre laboratoires et pays pour que les réponses obtenues gagnent en généralité.

CNRS

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