Université de Bretagne Occidentale (UBO)

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La conservation de de la diversité du vivant est actuellement un enjeu majeur au niveau mondial. Dans un contexte global de perte de diversité, il est devenu indispensable d’étudier cette diversité à trois niveaux : au niveau des espèces, entre espèces, au niveau des associations d’espèces dans les écosystèmes.

Mes travaux de recherche se sont déclinés selon deux grands axes interconnectés : l’étude de la biodiversité, et son apport dans la compréhension de mécanismes adaptatifs.

Ces travaux ont été effectués sur des modèles diversifiés pour répondre à différentes questions.

Diagnostic des écosystèmes côtiers

La Directive Cadre Stratégie pour les Milieux Marins mise en place par le parlement européen, a pour objectif de réaliser ou de maintenir un bon état écologique du milieu marin au plus tard en 2020. Les Etats membres doivent donc prendre des mesures pour réduire les impacts des activités sur ces milieux. L’objectif final du travail était d’effectuer un suivi des espèces présentes dans les écosystèmes des différentes zones maritimes, or on compte environ 1300 espèces dans ces zones et il semble impossible de suivre toutes ces espèces. Une sélection d’un sous ensemble d’espèces est donc indispensable, et le travail a consisté à mettre au point une méthodologie de sélection des espèces permettant d'avoir une idée fiable de l'état écologique des zones.

Chondrichtyens des mers françaises

 La France compte environ 150 espèces de chondrichtyens majoritairement bien définies au niveau taxonomique. Cependant, avec l’apport des techniques de biologie moléculaire, la systématique des espèces est en cours de révision, car les informations complémentaires apportées par les nouvelles techniques, notamment de barcoding, amènent quelquefois à des modifications de la classification. Dans un contexte de conservation de la biodiversité, la connaissance des espèces au niveau taxonomique est donc primordiale. C’est pourquoi, en complément des données morphologiques, l’obtention de données moléculaires sur ces espèces est un paramètre essentiel.

Un échantillonnage ayant été effectué dans la zone de répartition des espèces, un travail de séquençage du gène mitochondrial COI a été effectué, afin de comparer la classification moléculaire avec celle obtenue d'après les données morphologiques.

Espèce végétale d'intérêt agronomique: le blé tendre

la conservation de la diversité et des ressources génétiques est devenue un enjeu majeur à l’échelle mondiale. A l’INRA de Clermont Ferrand, 10 000 génotypes de blé tendre sont maintenus dans une collection conservée ex-situ. Afin de mieux connaître et valoriser la diversité présente dans cette collection, il nous a semblé intéressant de nous poser un certain nombre de questions : quels sont, depuis la domestication du blé tendre, les effets de la sélection naturelle puis humaine sur la diversité génétique présente aujourd’hui dans la collection ? Peut-on y observer une ou plusieurs structurations, et si oui, ces structurations peuvent-elles s’expliquer par des phénomènes de sélection naturelle liés aux conditions de milieu et/ou des évènements historiques ou socio-économiques liés aux activités récentes de sélection humaine ?

Afin de mettre en évidence la diversité génétique et une éventuelle structuration temporelle et/ou géographique, différents types de marqueurs ont été utilisés, chacun reflétant une diversité à un niveau particulier : étude de caractères sélectionnés, données NIRS (Near Infrared Reflectance Spectroscopy), et marqueurs neutres (microsatellites). Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence des variations de diversité au cours du temps, ainsi qu'une structuration temporelle et géographique liée à la sélection naturelle et humaine.

Espèce végétale envahissante : l’ajonc d’Europe (Ulex europaeus)

L’ajonc d’Europe est une espèce originaire de l’Ouest de l’Europe. Cette espèce a été introduite sur différents continents de l’hémisphère Sud où elle se comporte comme une espèce envahissante ce qui a pour conséquences une diminution de la diversité locale et un impact négatif sur l’agriculture. L’objet du travail a été de contribuer à l’étude de la phylogéographie de cette espèce au niveau mondial et au niveau local sur l’île de la Réunion à l’aide de marqueurs enzymatiques, afin d’étudier les évènements d’introduction de l’ajonc dans différents pays de l’hémisphère Sud et de connaître leur provenance. Un échantillonnage a donc été effectué dans 12 pays d’Europe, d’Asie, d’Amérique du Sud et d’Océanie, permettant l’obtention de 30 populations. L’ajonc étant une espèce hexaploïde, des méthodes alternatives ont dû être trouvées pour étudier la variabilité, la diversité génétique et la structuration des populations. Les résultats ont mis en évidence un site de colonisation de l’île de la Réunion et une dispersion de l’espèce liée principalement aux facteurs climatiques (vent, pluie).

Espèces végétales et animales sauvages : Medicago truncatula, ormeau européen, crinoïdes

Ces études ont été effectuées dans le but d’apporter des connaissances concernant l’état génétique des populations. Pour Medicago truncatula, des marqueurs microsatellites ont été utilisés (neutres et non neutres) sur des populations tunisiennes, et ont mis en évidence une structuration liée aux facteurs géographiques et environnementaux. L’ormeau a été étudié à l’aide de marqueurs microsatellites neutres, d’un marqueur mitochondrial (COI) et d’un marqueur nucléaire (Sperm Lysine). Ces marqueurs ont permis de mettre en évidence quelques évènements historiques ayant conduits à la structuration et la diversité génétique actuelle. Les crinoïdes ont été échantillonnés en région Antarctique et étudiés avec différents marqueurs mitochondriaux et nucléaires qui ont permis de mieux appréhender les connexions présentes entre les différents phylogroupes.

Espèces marines d'intérêt commercial: Beryx splendens, bar, rouget, lieu jaune

Pour ces espèces, l’intérêt des travaux était de connaître l’état génétique des populations afin déterminer une stratégie de pêche pour l’espèce non encore exploitée dans la zone d’étude (Beryx splendens en Nouvelle Calédonie), ou pour savoir quel est l’état génétique des stocks lorsque les espèces sont déjà exploitées (bar, rouget, et lieu jaune en Mer du Nord, Manche, Atlantique). Pour cette dernière étude, des marqueurs nucléaires sont en cours de développement : les SNP sur le génome complet devraient nous permettre d’apporter quelques informations concernant la diversité et la structuration des trois espèces dans la zone d’intérêt.

Espèce végétale cultivée: le maïs pour des caractères de digestibilité

En France, le maïs est la première espèce fourragère semée. La digestibilité de la partie non grain, jouant un rôle prépondérant dans la valeur alimentaire, s’est avérée être un caractère à fort potentiel d’amélioration. L’objectif général de cette étude était de mieux comprendre les déterminants génétiques de la digestibilité du maïs fourrage, afin de pouvoir intégrer certains marqueurs dans les programmes de sélection. A partir d’une carte génétique, de la production d’une famille de lignées recombinantes, et de la mesure caractères d’intérêt, plusieurs résultats ont été obtenus. Tout d’abord, les effets génétiques des caractères ont été hautement significatifs pour tous les caractères étudiés dans les lignées recombinantes. Ensuite, 88 QTL ont été mis en évidence pour les caractères étudiés, souvent regroupés en clusters sur les mêmes chromosomes. Enfin, après avoir assigné ces QTL dans différentes zones (en fonction de leur appartenance au caractère « digestibilité » ou « composition de la paroi cellulaire »), une recherche de gènes impliqués dans la biogenèse des parois cellulaires a été entreprise. Pour notre étude, huit colocalisations avec des gènes déjà recensés ont été retrouvées.

Espèce végétale sauvage : Medicago truncatula pour la tolérance à la salinité

Les légumineuses sont des plantes très utilisées en alimentation humaine ou animale. Or, comme tous les organismes, ces plantes subissent les effets environnementaux et certains ont un impact très négatif sur la survie de ces plantes. Parmi ces facteurs, le stress salin est l’un des plus importants. Dans ce contexte, il nous a semblé intéressant d’étudier le déterminisme génétique de la tolérance à la salinité chez l’espèce modèle Medicago truncatula. Lors de l’exposition à des fortes concentrations en sel, les plantes réagissent en produisant des racines plus fines et plus courtes, c’est ce caractère qui a été mesuré lors de notre étude. Dans un premier temps, une forte variabilité a été mise en évidence en fonction des variétés étudiées, ce qui nous a permis de sélectionner les parents des descendances que nous avons ensuite utilisées pour l’étude du caractère de tolérance. Cette étude nous a permis de mettre en évidence des QTLs impliqués dans le développement racinaire sous contrainte saline.
 

Espèce végétale modèle: Arabidopsis thaliana

Les plantes sont soumises à de nombreuses contraintes environnementales, qu’elles soient biotiques ou abiotiques, l’hyper salinité des sols étant l’un d’entre eux. Afin de se défendre contre ce stress, certaines plantes ont recours à l’homéostasie métabolique du glutamate. Un mode de régulation du glutamate passe par le métabolisme du GABA, c’est donc le métabolisme de cette molécule qui a été étudié lors de cette étude. Afin de comprendre quel est son rôle lors de stress, une étude a été effectuée en conditions de stress et en conditions non stressantes sur des plantes sauvages ainsi que des plantes mutées pour un des gènes du métabolisme du GABA. Le niveau d’expression du gène majoritairement impliqué dans ce métabolisme (la GABA-transaminase) a été mesuré sur ces différents types de plantes afin d’obtenir une information quantitative concernant cette expression, et l’utilisation de la technique GUS nous a permis de savoir dans quelles zones de la plante était exprimé ce gène.