Forêt de pins maritimes dans les Landes. Photo archives "Sud Ouest"

Prédire la vulnérabilité des arbres au changement climatique et à la sécheresse ? L'enjeu est de taille, pour l'avenir de la planète comme pour celui de l'économie de la sylviculture. Cela devient désormais possible grâce à la variabilité des séquences de leur ADN, comme le montrent les travaux d'équipes de chercheurs espagnols, italiens et français pilotés par l’Inra Bordeaux-Aquitaine, portant sur le pin maritime et le chêne.

Publiés en mars dernier dans la revue "Genetics", pour le pin, et dans la revue "Molecular Ecology Resources", le 6 mai, pour le chêne, ces résultats intéressent au plus haut point les sylviculteurs et les gestionnaires forestiers, car ils devraient leur permettre de mieux anticiper les effets du changement climatique par le choix d’arbres adaptés et identifier les zones les plus propices à la culture de l’espèce.

Les mutations génétiques du pin maritime

Planté sur 4 millions d’hectares, le pin maritime est une essence forestière d'importance majeure pour le sud-ouest de l'Europe et notamment le quart sud-ouest de la France. En Aquitaine, il fait l'objet d'une sylviculture intensive par une filière forêt-bois très dynamique. Cependant, l'arbre symbolique de la région pourrait être menacé par le changement climatique qui affectera les températures et le régime des précipitations durant sa période de croissance et donc sa productivité.

Modéliser les mutations génétiques des pins en fonction du climat

Pour prédire les futures aires de répartition des différentes essences forestières à partir des aires actuelles et de l'évolution du climat, les chercheurs font appel à la modélisation. Jusqu'à présent, la plupart des modèles actuels ne prenaient pas en compte les deux facteurs majeurs qui influencent le devenir des populations d’arbres : leur composition génétique et leur évolution. Or, ces effets génétiques pourraient changer radicalement les prédictions. Sous la conduite de l'Inra-Aquitaine, les chercheurs ont ainsi travaillé à quantifier les effets génétiques des événements climatiques sur 36 populations de pins maritimes récoltées au Maroc, au Portugal, en Espagne et en France.

La méthode

Les chercheurs avaient pour objectif de détecter les mutations qui affectent la survie de ces arbres, selon qu'il s'agisse d'une sécheresse chronique ou d'une canicule extrême, comme celle de 2003, pour les incorporer ultérieurement dans les modèles et repérer les pins maritimes qui possèdent des mutations favorables pour faire face aux épisodes de sécheresse qui pourraient s'intensifier avec le réchauffement climatique. Pour ce faire, ils ont planté 19 de ces populations dans le nord-est de l'Espagne dans un site à climat beaucoup plus sec que celui des Landes de Gascogne, et mesuré leur survie durant cinq ans (photo de la zone test ci-contre).

Prédire la valeur adaptative des arbres

Résultats : cinq ans plus tard, le climat a façonné la diversité génétique du pin maritime. Il est désormais possible de prédire la valeur adaptative des arbres dans un environnement climatique donné grâce à cette information génétique, les arbres portant les mutations avantageuses face au climat du site d'installation présentant le taux de survie le plus élevé. Les scientifiques étudient maintenant la variabilité de 10.000 mutations localisées dans des milliers de gènes en utilisant la même collection d'arbres plantée dans cinq sites répartis sur trois pays (Espagne, France et Portugal).

Les chênes aussi

Il n'y a pas que le pin maritime dans nos forêts. L'Inra-Aquitaine s'intéresse aussi de près à l'ADN du chêne. Ses équipes de recherche associées au CEA viennent de séquencer le génome du chêne pédonculé (Quercus robur). Il s’agit du premier séquençage pour cette espèce très largement répandue dans l’hémisphère nord. De même que pour le pin maritime, ces travaux permettront notamment de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation des chênes aux variations environnementales et d'anticiper les réponses au changement climatique.

Truffes, vins et alcools

Ces recherches faciliteront également l’identification des gènes impliqués dans l'adaptation à l'environnement ou dans les relations symbiotiques entre leurs racines et les champignons comme le mycélium de la truffe. Elles permettront aussi l’identification des gènes responsables de la biosynthèse des extractibles du bois, tels que les tannins et whisky lactone, qui confèrent leur saveur et leur goût aux vins et alcools. Au plan de l’évolution, la séquence du génome du chêne permet d'ores et déjà aux chercheurs d’analyser plus finement les processus d’adaptation locale qui expliquent la diversité de ces arbres qui ont colonisé des milieux très diversifiés et donné naissance aux forêts qui peuplent nos paysages.

Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue en libre accès "Molecular Ecology Resources", avant une publication finalisée des résultats dans les prochains mois.

Cathy Lafon

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Un seul individu, une femelle originaire de Chine, serait à l'origine de la fulgurante conquête d'une partie du territoire européen par le frelon asiatique, selon les conclusions d'une étude publiée par des chercheurs français, le 24 mars dernier, dans la revue "Biological invasions". Des résultats étonnants qui permettent de résoudre l'énigme de la fulgurance de l'invasion de l'insecte, mais qui constituent une bien mauvaise nouvelle pour la lutte contre le Vespa velutina, véritable fléau pour l'apiculture.

Une invasion inquiétante pour l'apiculture

Le frelon asiatique est la première espèce de frelon introduite accidentellement en France. Signalé pour la première fois en 2004 dans le département du Lot-et-Garonne, cet insecte originaire d’Asie occupe désormais les deux tiers du territoire français. Il a également été repéré en Espagne, au Portugal, en Belgique, en Italie et en Allemagne. Dans les régions les plus touchées, dont le grand  Sud-Ouest, l'insecte inquiète les apiculteurs car ce prédateur d’abeilles constitue un facteur supplémentaire de déclin de leurs colonies déjà fragilisées par les parasites et les insecticides agricoles.

La preuve par l'ADN

Ce que l'on savait jusqu'à présent du frelon à pattes jaunes ou frelon asiatique, c'est qu'arrivé en France il y a plus de dix ans, il avait réussi à coloniser une grande partie du territoire métropolitain. Mais l'origine de cette invasion fulgurante, fatale pour les abeilles, intriguait et agitait depuis les chercheurs. Les scientifiques sont finalement parvenus à reconstruire l’histoire de l'introduction du frelon asiatique en France, grâce à la génétique, en comparant les caractéristiques de ces populations envahissantes à celles de populations issues de la zone d’origine du frelon asiatique.  

La méthode

C'est dans le cadre d’un programme communautaire d’aide à l’apiculture européenne, qu'une équipe de chercheurs du laboratoire Evolution, Génomes, Comportement, Ecologie (EGCE - CNRS/IRD/Université Paris Sud-Saclay), de l’Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB – CNRS/MNHN/UPMC/EPHE) et de l’Institut Sophia Agrobiotech (ISA – CNRS/INRA/UNICE), s’est intéressée à l’histoire de l’introduction du frelon asiatique en Europe. Pour ce faire, ils ont comparé, d’un point de vue génétique, quatre populations de frelons autochtones à deux populations envahissantes provenant respectivement de France et de Corée du Sud.  

Une seul scénario d'introduction

En combinant ces données génétiques aux paramètres démographiques déjà disponibles pour cette espèce, les chercheurs ont pu tester divers scénarii d’invasion. Contre toute attente, le scénario basé sur un seul événement d’introduction depuis l’Asie s’est avéré le plus probable. Son origine géographique a pu être localisée dans une zone comprise entre les provinces chinoises du Zhejiang et du Jiangsu. Celle-ci englobe à la fois la métropole de Shanghai et la ville de Yixing, renommée au niveau international pour la production de poteries. Ces résultats corroborent donc l’hypothèse selon laquelle le frelon asiatique serait arrivé en France par conteneurs de poteries chinoises importées via le port du Havre, avant d'élire domicile en Lot-et-Garonne. Les analyses montrent par ailleurs que le frelon asiatique a vu la diversité génétique de sa population diminuer drastiquement lors de son arrivée en France, entre 2001 et 2004.

Une seule et même "mère" ?

Comment dans ce cas expliquer le succès de son invasion? Pour trouver des éléments de réponses, les biologistes ont procédé à un échantillonnage génétique des nids de frelons présents dans l’Hexagone. « A partir d’un échantillon d’individus prélevés dans chacune de ces zones géographiques, nous avons non seulement mesuré la diversité génétique de chaque population grâce aux séquences d’ADN microsatellites mais aussi identifié leur origine maternelle par l’ADN mitochondrial », précise la principale auteure de ces travaux, Mariangela Arca, doctorante au sein de l’EGCE au moment de l’étude. En clair, en analysant un marqueur précis, les chercheurs ont constaté que tous les individus présents en France possédaient la même séquence ADN, et étaient donc issus d'une seule et même femelle fondatrice de la lignée.

«En permettant à l’espèce d’accroître la diversité génétique de sa descendance, ce phénomène plutôt rare chez les frelons a permis de renforcer ses capacités d’adaptation vis-à-vis de l’environnement colonisé et de contribuer ainsi à la réussite de son invasion », conclut Mariangela Arca. Autrement dit, une femelle de frelon asiatique est capable de s’accoupler avec plusieurs mâles. Ce qui rend vain l'espoir de s'en débarrasser.

Cathy Lafon

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• Pour lire l'étude publiée le 24 mars par "Biological Invasions", "Reconstructing the invasion and the demographic history of the yellow-legged hornet, Vespa velutina, in Europe" : cliquer ICI

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