Les propositions de stage pour l`année 2014-2015

Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 1
Y a-t-il ségrégation de niche entre la faune native d’amphibiens et l’écrevisse
invasive de Louisiane dans un contexte de réseau de mares ?
Encadrants (s) :
Jean-Marc PAILLISSON (1*)
Francesco FICETOLA (2)
Jean-Marc ROUSSEL (3)
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
(1) UMR ECOBIO, Université de Rennes 1
(2) LECA, Université Joseph Fourier, Grenoble
(3) UMR ESE, INRA, Rennes
*
: personne à contacter
Résumé (limité à 300 mots) :
Les invasions biologiques sont largement reconnues comme l’une des principales menaces pour la
biodiversité à l’échelle mondiale. Parmi les écosystèmes les plus touchés figurent les milieux aquatiques en
raison notamment de la forte connectivité qui les relie et qui facilite ainsi la dispersion des espèces
invasives. Néanmoins, certains de ces écosystèmes aquatiques, dont les mares, bénéficient d’un certain
degré d’isolement freinant sensiblement l’arrivée d’espèces invasives. Par ailleurs, les mares se
caractérisent par une forte biodiversité. Elles accueillent notamment, et de manière collective, une richesse
souvent remarquable en amphibiens. Une bonne connaissance de la répartition géographique de la faune
native et des déterminants de celle-ci constitue une base essentielle à l’évaluation de l’impact potentiel
d’espèces invasives.
L’objectif du stage sera d’apprécier le degré de ségrégation spatiale de niche entre certaines espèces
d’amphibiens et une espèce d’écrevisse invasive, l’écrevisse de Louisiane, dans un réseau de 160 mares
bocagères montrant différents niveaux d’invasion. L’hypothèse de changement d’habitats des amphibiens à
l’intérieur des mares sera aussi testée en réponse à la présence d’écrevisses. L’écrevisse de Louisiane est
connue pour ses grandes aptitudes de dispersion (aquatique et terrestre) et ses impacts sur la biodiversité.
La présence d’importants foyers en écrevisses à proximité des mares du site d’étude (marais briérons)
représente ainsi une réelle menace pour les amphibiens des mares.
Une base de données portant sur la présence des espèces (thèse récente d’A. Tréguier) sera
mobilisée lors de ce stage. Un inventaire complémentaire de mares est toutefois envisagé. La
caractérisation de la matrice terrestre entre les mares et l’étude de la répartition fine (intra-mares) des
amphibiens et écrevisses seront réalisées pour tester les hypothèses d’exclusion de niche. Un
investissement important dans l’utilisation du SIG (extraction de métriques paysagères) et dans l’analyse de
données (GLM) est attendu afin d’identifier certains des processus impliqués dans la répartition spatiale des
espèces en question.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : Aucun à ce jour.
Si oui lequel ?
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Ficetola GF, Siesa ME, Manenti R, Bottoni L, De Bernardi F, Padoa-Schioppa E. 2011. Early
assessment of the impact of alien species: differential consequences of an invasive crayfish on
adult and larval amphibians. Diversity and Distributions, 17: 1141-1151.
Tréguier A. 2013. Invasibilité de réseaux de mares par l’écrevisse de Louisiane Procambarus clarkii :
rôle du paysage, de l’habitat et des interactions biotiques. Thèse Agrocampus-Ouest.
Tréguier A, Paillisson JM, Dejean T, Valentini A, Schlaepfer MA, Roussel JM. 2014. Environmental
DNA surveillance for invertebrate species: advantages and technical limitations to detect invasive
crayfish Procambarus clarkii. Journal of Applied Ecology (sous presse).
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 2
VARIATION MORPHOMÉTRIQUE CHEZ L’ESCARGOT INVASIF CORNU ASPERSUM :
RÔLE DE LA SÉLECTION ET DES CONTRAINTES HISTORIQUES
Encadrants (s) :
Armelle Ansart, Annie Guiller, Luc Madec
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR CNRS 6553 Ecobio, Rennes
Résumé (limité à 300 mots) :
Confronter des approches écologique, génétique et phylogéographique est nécessaire pour tenter de
comprendre une invasion biologique. Outre l’impact d’événements démographiques (goulots
d’étranglement, admixture) sur leur potentiel adaptatif, les populations invasives peuvent présenter, en
réponse aux conditions environnementales locales (adaptation et/ou plasticité), des traits différents de ceux
exprimés dans les populations natives. Les traits morphologiques sont particulièrement intéressants parce
qu’ils reflètent directement les pressions de sélection biotiques et abiotiques s’exerçant lors de la
croissance des individus et sont engagés dans de nombreux compromis (ex. : reproduction, immunité),
impactant directement leur fitness et le succès des populations. Chez les escargots terrestres, le
polymorphisme de la coquille est très marqué. Il peut refléter l’histoire des populations mais également des
adaptations à des contraintes locales, tels l’humidité, le type d’habitat et le substrat. L’escargot
méditerranéen Cornu aspersum s’est implanté avec succès dans tous les milieux tempérés perturbés par
l’activité humaine, devenant en un peu plus d’un siècle un ravageur de cultures aux Etats-Unis, en Océanie
et en Afrique du Sud. Si l’histoire biogéographique de l’espèce est à présent bien connue (1), les raisons de
son succès dans des habitats qu’elle ne colonise pas dans son aire native sont encore mal identifiées. Quoi
qu’il en soit, une grande diversité de tailles et de formes a été décrite, notamment dans son aire d’origine,
les traits mesurés étant le plus souvent dotés d’une forte héritabilité. Nous proposons d’étudier lors de ce
stage de M2, la variabilité des traits morphologiques de populations natives et invasives, et de confronter la
réponse de ces marqueurs phénotypiques sélectionnés à celle issue de marqueurs génétiques neutres (2).
Cette confrontation permettra, par des approches comparatives intra-spécifiques (3), de discriminer les
effets locaux de ceux dus à l’histoire évolutive des populations.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : non
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
(1) Guiller A, Madec L, 2010. BMC Evol Biol. 10, 18
(2) Guiller A, Martin MC, Hiraux C, Madec L. 2012. PLoS One. 7, e49674
(3) Stone GN, Nee S, Felsenstein J, 2011. Phil Trans R Soc B. 366, 1410-1424
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 3
Contribution de l’interaction plante - diversité du microbiome rhizosphérique à la
défense des plantes cultivées contre les insectes
Encadrants (s) : Anne-Marie Cortesero (PR UR1) & Christophe Mougel (DR INRA)
Unité de recherche/Institut ou Organisme : UMR 1349 IGEPP, Institut de Génétique,
Environnement et Protection des Plantes – INRA Le Rheu
Résumé (limité à 300 mots) :
La protection des plantes cultivées contre leurs bioagresseurs repose en partie sur la recherche de
génotypes résistants et l’emploi de produits phytosanitaires. Les stratégies basées sur l’utilisation de
pesticides posent de nombreux problèmes environnementaux ou de santé humaine et il devient urgent de
développer de nouvelles stratégies. Dans ce cadre, mieux comprendre et mobiliser les interactions de la
plante avec son microbiome rhizosphérique (i.e. communautés microbiennes associées aux racines de la
plante) apparait comme une piste particulièrement prometteuse. En effet, il a été démontré que les
interactions multitrophiques, entre les compartiments biotiques de la rhizosphère et la composante biotique
des compartiments aériens contribuent à la protection de la plante contre les ravageurs aériens voire même
à la régulation des interactions entre les ravageurs et leurs parasitoïdes.
L’objectif global du projet est d’évaluer la contribution de l’interaction entre le génotype d’une plante cultivée
(le colza) et la diversité du microbiome rhizosphérique, à la défense de cette plante contre l’un de ses
ravageurs. Le projet se décomposera en deux étapes, la première mobilisera une approche expérimentale
de manipulation de la diversité des communautés microbiennes et de sa caractérisation par des techniques
d’écologie moléculaire (type barecoding et séquençage massif), la seconde mobilisera essentiellement des
techniques d’écologie chimique et permettra de caractériser le phénotype étendu du colza (i.e. le phénotype
intégrant l’interaction avec le microbiome). La synthèse de ces deux étapes permettra de mettre en relation
le niveau de diversité du microbiome rhizosphérique avec le niveau des défenses directes (i.e. directement
contre le ravageur) et indirectes (i.e. via le parasitoïde du ravageur) du colza. Outre la production de
connaissances académiques autour de ces interations multitrophiques entre compartiments racinaires et
aériens, ces données pourraient contribuer à la réflexion des apports de l’écologie à la protection des
cultures.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ? Action incitative UR1 (AM Cortesero) et Allocation d’installation
scientifique (C Mougel)
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Pierre P., Dugravot S., Ferry A., Soler R., van Dam N.M. et A.M. Cortesero. 2011. Aboveground
herbivory affects indirect defences of brassicaceous plants against the root feeder Delia radicum
Linnaeus: laboratory and field evidence. Ecological Entomology, 36: 326–334.
Terrat S., R. Christen, S. Dequiedt, M. Lelievre, V. Nowak, D. Bachar, P. Plassart, P. Wincker, C.
Jolivet, A. Bispo, P. Lemanceau, P.A. Maron, C. Mougel, L. Ranjard. 2011. Pyrosequencing of
Bacterial rrs as Influenced by Soil DNA Extraction Procedure. Microbial Biotechnology.
doi:10.1111/j.1751-7915.2011.00307.x
Zancarini A., C. Lepinay, J. Burstin, G. Duc, P. Lemanceau, D. Moreau, N. Munier-Jolain, B. Pivato, T.
Rigaud, C. Salon, C. Mougel. 2013. Combining molecular microbial ecology with ecophysiology and
plant genetics for a better understanding of plant-microbial communities’ interactions in the
rhizosphere. In: Molecular Microbial Ecology of the Rhizosphere (de Bruijn, F.J. Ed.) Wiley -Blackwell
Publishers, Hoboken, USA, pp 69-86.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 4
Comparaison de la réponse moléculaire au stress environnementaux chez des
crustacés amphipodes invasifs vs natifs
Encadrants (s) :
Christophe Piscart, CR CNRS
Hervé Colinet, CR CNRS
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR 6553 ECOBIO
Résumé (limité à 300 mots) :
Les protéines de choc thermique (Heat Shock Proteins, HSP) sont une classe de protéines dites
chaperonnes car elles ont la faculté de s’associer à d'autres protéines pour éviter les interactions
moléculaires indésirables et favoriser celles qui sont souhaitables. Présentent chez tous les types
d’organismes, elles font partie des rares mécanismes de survie des organismes conservés tout au long de
l'évolution, ce qui en fait d’excellent marqueurs de stress environnementaux. La synthèse des HSP est une
réponse cellulaire très rapide, transitoire, stimulée lorsqu’un stress (thermique ou autre) est détecté par
l’organisme. La forte plasticité de cette réponse moléculaire au stress, notamment liée au fait que plusieurs
gènes codant pour plusieurs HSP différentes (par exemple pour des protéines induites lors d’un stress ou
des protéines constitutives exprimées en permanence par les organismes), nous permet également de
mesurer très précisément les capacités de réponse face à un stress et le degré de plasticité de celle-ci
entre des populations ou des espèces.
L’objectif de ce projet est d’utiliser ce marqueur de stress (au niveau transcriptionnel et traductionnel) pour
étudier le rôle des contraintes environnementales dans la dispersion des espèces invasives dans les
milieux aquatiques. Pour cela, différentes populations échantillonnées le long du front de colonisation de
l’amphipode invasif Dikerogammarus villosus seront utilisées pour mesurer en conditions expérimentales la
réponse à des stress simples ou multiples représentatifs des conditions naturels rencontrées par l’espèce le
long de front de colonisation. La réponse de l’espèce invasive sera également comparée à celle d’une
espèce native, Gammarus pulex, largement répandue dans ces milieux afin de mieux comprendre le rôle
joué par les capacités de réponse au stress des espèces invasives dans le processus de colonisation.
Le candidat devra démonter un intérêt pour l’écophysiologie. Des compétences en physiologie moléculaire
du stress seraient appréciées.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : Oui
Si oui lequel ? Programme Sélune
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :

Cottin D., Foucreau N., Hervant F., Piscart C. (2014) Differential regulation of hsp70 genes in the
freshwater key species Gammarus pulex (Crustacea, Amphipoda) exposed to thermal stress: effects of
latitude and ontogeny, Journal of Experimental Biology, under review.

Foucreau N., Cottin D., Piscart C., Hervant F. (2014) Physiological and metabolic responses to
rising temperature in Gammarus pulex populations (Crustacea) living under continental or Mediterranean
climates. Comparative Biochemistry and Physiology A - Molecular and Integrative Physiology 168:69-75.

Colinet, H., Lee S.F., Hoffmann, A. 2010. Temporal expression of heat shock genes during cold
stress and recovery from chill coma in adult D. melanogaster. FEBS Journal 277: 174-185.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 5
Rôle de la diversité fonctionnelle de la ripisylve dans la structure des réseaux
trophiques des cours d’eau.
Encadrants (s) :
Christophe Piscart, CR CNRS
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR 6553 ECOBIO
Résumé (limité à 300 mots) :
La majorité de la matière organique particulaire présente dans les petits cours d'eau est d'origine exogène
et provient des feuilles mortes des arbres de la ripisylve. La modification du couvert végétal lié aux
changements globaux (usage des terres, changement climatique et invasion biologique) provoque des
changements de la nature et la quantité de ces ressources détritiques. Les organismes aquatiques, dont le
régime alimentaire est adapté à ces ressources, sont donc fortement affectés par ces modifications. Des
études récentes ont ainsi montré que la dynamique de conditionnement (première étape de la dégradation
des feuilles), de leur consommation par les invertébrés décomposeurs (Foucreau et al. 2013a) ainsi que
l’état physiologique des invertébrés (Foucreau et al. 2013b) sont très fortement dépendants de la structure
biomécanique des litières de feuille. Ainsi, le temps nécessaire avant que cette ressource ne soit utilisable
pour les invertébrés des cours d’eau peut être multiplié par cinq selon le type d’essence considéré. Ces
auteurs en ont déduit que la diversité fonctionnelle de la ripisylve (en terme de structure biomécanique des
feuilles) pouvait avoir un rôle essentiel dans le maintien des réseaux trophiques aquatiques tout au long de
l’année en apportant des feuilles rapidement disponibles dès l’abscission à l’automne et d’autres
disponibles plus tardivement dans la saison notamment en fin d’hiver où les autres ressources ne sont que
peu disponibles.
L’objectif de ce travail sera de tester cette hypothèse en conditions naturels en suivant, au cours de l’hiver
et du printemps, la structure des réseaux trophiques (productivité et diversité des guildes trophiques), la
vitesse de dégradation et la structure biomécanique des feuille ainsi que le suivi des stocks de feuille
disponibles dans des petits cours d’eau en fonction de la diversité biomécanique des feuilles de la ripisylve.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : Oui
Si oui lequel ?
Programme Sélune
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :

Piscart, C., Genoel, R., Dolédec, S., Chauvet, E., Marmonier, P. (2009). Effects of intense
agricultural practices on heterotrophic processes in streams. Environmental Pollution 157: 1011-1018.

Foucreau N., Puijalon S., Hervant F., Piscart C. (2013a). Effect of leaf litter characteristics on leaf
conditioning and on consumption by Gammarus pulex. Freshwater Biology 58: 1672-1681.

Foucreau N., Piscart C., Puijalon S., Hervant F., (2013b). Effect of climate-related change in
vegetation on leaf litter consumption and energy storage by Gammarus pulex from continental or
Mediterranean populations. Plos ONE 8(10): e77242.

Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 6
Thermotolérance physiologique et comportementale
Encadrants (s) : Lucy Alford, Françoise Burel & Joan van Baaren
Unité de recherche/Institut ou Organisme : UMR-CNRS 6553 ECOBIO
Résumé (limité à 300 mots) :
Comme tous les ectothermes, les insectes sont fortement dépendants de la température extérieure
pour assurer leurs fonctions biologiques vitales. Au cours de l’évolution, la tolérance thermique des espèces
s’est mise en place pour répondre aux pressions de l’environnement et en particulier aux variations de
température. Deux types de tolérances thermiques peuvent être mentionnés : la tolérance thermique
physiologique, basée sur la production de molécules protectrices, et la thermotolérance comportementale,
basée sur les comportements que peuvent adopter les ectothermes pour échapper à des conditions
environnementales stressantes, comme l’utilisation de micro-habitats. Dans les deux cas, de nombreux
facteurs biotiques (compétition, résistance physiologique, nutrition) et abiotiques (photopériode, humidité)
entrent en jeu dans le déterminisme de la tolérance thermique.
Pour la plupart des espèces, seule la thermotolérance physiologique a été mesurée et la
thermotolérance comportementale a été largement négligée. Une étude récente de Lucy Alford met
pourtant en évidence chez les pucerons des céréales que la résistance hivernale du puceron
Rhopalosiphum padi est liée à ses comportements, car cette espèce, la plus présente sur le terrain en
hiver, a pourtant la thermotolérance physiologique la plus faible.
Lors de ce stage, il s’agira de comparer les thermotolérances physiologiques et comportementales de
différentes espèces d’ennemis naturels de pucerons, des carabes et des parasitoïdes, provenant de
différents environnements paysagers (sur un gradient de milieu fermé à milieu ouvert) dans les cultures de
blé. En effet, le projet IEF de Lucy Alford a pour objectif d’expliquer les différences entre les carabes et les
parasitoïdes des influences respectives du climat et du paysage.
L’hypothèse testée sera la suivante : Les espèces utilisant la thermotolérance comportementale
majoritairement présenteront moins de variabilité dans leur thermotolérance physiologique en fonction des
facteurs biotiques et abiotiques.
Méthodes : captures sur le terrain des différentes espèces, mesures physiologiques en laboratoire,
expériences comportementales en laboratoire.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) :oui
Si oui lequel ? Projet Marie Curie IEF CLIMLAND
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Cormont, A., Malinowska, A. H., Kostenko, O., Radchuk, V., Hemerik, L., WallisDeVries, M. F. and
Verboom, J. (2011). Effect of local weather on butterfly flight behaviour, movement, and colonization:
significance for dispersal under climate change. Biodiversity and Conservation 20, 483–503.
Delattre, T., Baguette, M., Burel, F., Stevens, V. M., Quénol, H. and Vernon, P. (2013). Interactive effects
of landscape and weather on dispersal. Oikos 122, 1576–1585.
Ohashi, K., Sakuratani, Y., Osawa, N., Yano, S. and Takafuji, A. (2005). Thermal microhabitat use by the
ladybird beetle, Coccinella septempunctata (Coleoptera: Coccinellidae), and its life cycle consequences.
Environmental entomology 34, 432–439.
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Master 2 EFCE
Sujet 7
Impact des pesticides sur les interactions trophiques des agroécosystèmes
Encadrants (s) : Cécile Le Lann, Cécile Sulmon
Unité de recherche/Institut ou Organisme : UMR CNRS 6553 ECOBIO, Université
Rennes1
Résumé (limité à 300 mots) :
Au cours des dernières décennies, la pollution anthropique a augmenté, notamment par les pesticides, qui
forment le plus grand groupe de composés organiques toxiques introduit par l'homme en milieu agricole.
Dans les écosystèmes terrestres, peu d’études ont été réalisées sur l’impact de ces pesticides sur les
interactions trophiques impliquant des organismes non cibles. Pourtant, ces interactions jouent un rôle
majeur dans la structuration et le fonctionnement des agroécosystèmes et dans les services
écosystémiques rendus à l’agriculture comme la régulation biologique des ravageurs par les ennemis
naturels. D’autre part les études concernant l’effet des multistress chimiques, pratique la plus répandue en
milieux agricoles, a été négligé par rapport à des contaminations simples. Il est donc essentiel d’étudier non
seulement l’impact des pesticides isolés mais aussi en mélange.
Ce projet se positionne dans le contexte des bandes enherbées (BE) adjacentes aux cultures, qui
présentent un double rôle en termes de services rendus à l’agriculture : à la fois comme zone d’épuration
des polluants et comme réservoir de biodiversité. Ce stage s’attachera à déterminer les effets isolés ou en
combinaison des pesticides sur la performance des systèmes multitrophiques des BE : plantes (Poacées),
insectes phytophages (pucerons : principaux ravageurs des cultures de céréales) et leurs ennemis naturels
majeurs (insectes parasitoïdes) qui y trouvent nourriture et refuge.
Ces effets seront associés à la quantification des pesticides accumulés dans les compartiments
biologiques. Grâce à l’utilisation de microcosmes (conditions contrôlées) et de matériel de pointe (GC/MS),
ce stage permettra de mesurer l’exposition à des herbicides et insecticides isolés ou en mélange, à des
concentrations réalistes et de les quantifier dans les différents types d’organismes (plantes, pucerons,
parasitoïdes).
La performance des organismes (biomasse végétale ; biomasse, fécondité, croissance et comportement
des pucerons et des parasitoïdes) sera également mesurée en microcosmes.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) :
Si oui lequel ? Projet Défis émergents, Univ. Rennes1 (C. Le Lann)
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Kampfraath D, Giesen D, van Gestel CAM, Le Lann C. Pesticide stress on plants negatively affects parasitoid fitness through a bypass of their phytophage hosts. Soumis
Serra AA, Nuttens A, Larvor V, Renault D, Couée I, Sulmon C, Gouesbet G. 2013. Low environmentally relevant levels of bioactive xenobiotics and associated degradation products cause cryptic perturbations of
metabolism and molecular stress responses in Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany 64:
2753
Sulmon C, Gouesbet G, Binet F, Martin-Laurent F, El Amrani A, Couée I. 2007. Sucrose
amendment enhances phytoaccumulation of the herbicide atrazine in Arabidopsis thaliana.
Environmental Pollution, 145: 507
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 8
Rôle des métabolites secondaires dans les interactions entre organismes
planctoniques
Encadrants (s) :
E. Briand, M. Bormans, A. Pannard, C. Wiegand
[email protected]
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR 6553 ECOBIO CNRS/Université de Rennes 1, University of Southern Denmark
Résumé (limité à 300 mots) :
Les proliférations de cyanobactéries, liées à l’eutrophisation des écosystèmes aquatiques continentaux
ainsi qu’aux changements climatiques, sont de plus en plus fréquentes sur tous les continents. Ces
proliférations perturbent le fonctionnement des écosystèmes (diminution de la biodiversité des
communautés phytoplanctoniques, perturbation des réseaux trophiques, mortalité de poissons) et elles
constituent un risque important pour la santé animale et humaine. En effet, de nombreuses espèces de
cyanobactéries sont capables de synthétiser des métabolites bioactifs ayant des cibles diverses (foie,
systèmes digestif et nerveux, peau et muqueuses). Bien que le rôle biologique, mode d’action et régulation
de leur production soient pour la plupart encore mal compris, ces métabolites joueraient un rôle important
dans la composition des communautes phytoplanctoniques à travers des interactions intra- et
interspécifiques.
Dans ce contexte, nous souhaitons développer une approche combinée de co-culture et d’analyse des
profils métaboliques afin d’étudier (1) l’interaction entre deux souches de cyanobactéries potentiellement
compétitrices (Microcystis et Planktothrix) (2) entre une cyanobactérie et une chlorophycée et/ou (3) l’effet
de la présence d’un prédateur (Daphnia) sur le métabolisme de ces cyanobactéries. L’analyse des extraits
intra- et extracellulaires sera réalisée par LC-MS/MS. L’activité photosynthétique des cyanobactéries sera
suivie par Pulse Amplitude Modulated (PAM) fluorimétrie.
Ce stage s’appuiera sur la méthodologie innovante (des réseaux moléculaires) utilisée dans une étude
récemment réalisée par l’encadrant lors d’un séjour post-doctoral dans le laboratoire du Pr. Gerwick
(SIO/UCSD, California). Les travaux portaient sur la comparaison des profils métaboliques de différentes
souches de Microcystis aeruginosa cultivées en mono- et co-cultures.
Une connaissance en chimie analytique est souhaitée mais pas obligatoire.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ?
CYANOMIC–Secondary metabolites of Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria) : Study of their production
and role by a metabolomic approach. Marie Curie IOF Fellowship (FP7-PEOPLE-2011-IOF), phase de retour
à ECOBIO en 2014/2015. Collaboration avec University of Southern Denmark (C. Wiegand) dans le cadre
d’un LIA (Laboratoire International Associé)
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Paul et al., 2013. Metabolomics. 9 :349-359.
Leao et al., 2009. Critical Reviews in Microbiology 35(4) :271-282.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 9
Fonctionnement écologique de lacs oligotrophes stratifiés
Encadrants (s) :
Myriam Bormans [email protected], Cédric wolf [email protected]
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR 6553 ECOBIO CNRS/Université de Rennes 1
Résumé (limité à 300 mots) :
Dans les systèmes aquatiques stratifiés pauvres en nutriments, il existe souvent en été un pic de biomasse
du phytoplancton qui se développe à l’interface entre la couche de surface et la couche profonde, au niveau
de la thermocline. Plusieurs processus physiques, chimiques et biologiques sont suggérés pour expliquer
ce phénomène, entre autres un gradient de densité entraînant une diminution de la sédimentation, un
positionnement où les ressources sont optimales (lumière et nutriments), ou encore une prédation moins
forte à faible température.
Dans deux sites contrastés (plans d’eau profond de 6m et de 62m), la distribution et la composition des
communautés de phytoplancton et de zooplancton ont été suivies sur une année, en parallèle avec les
conditions de lumière et de nutriments dans la colonne d’eau. La température et la stratification du réservoir
ont été suivies en continu grâce à une chaine de thermistances et une station météo a été installée au
milieu du plan d’eau.
L’objectif de ce stage sera (1) de développer un modèle de dynamique du phytoplancton en fonction de la
distribution de la température, de la lumière, des nutriments et de la prédation, (2) de le valider grâce aux
données des deux sites et (3) de déterminer les processus responsables de la formation et maintenance de
la biomasse algale au niveau de la thermocline.
Ce stage s’adresse à un écologue s’intéressant à la formalisation mathématique des processus
écologiques et leur implémentation. Il ne nécessite pas nécessairement de compétences mathématiques
pointues mais une motivation pour leur application.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ? Fonctionnement écologique d’un lac de carrière
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Klausmeier & Litchman 2001 Limnology and Oceanography 46(8) 1998-2007
Fennel & Boss 2003 Limnology and Oceanography 48 (4), 1521-1534
Hodges & Rudnick 2004 Deep Sea Research 51 999-1015
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 10
Usage des terres et émissions de composés organiques volatiles : Quel est le rôle
des communautés microbiennes du sol ?
Encadrants (s) :
Cécile Monard
Anne Ola
Françoise Binet
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR 6553 ECOBIO - OSUR
Résumé (limité à 300 mots) :
La décomposition des matières organiques du sol (MOS) par les microorganismes du sol génère, outre du
CO2 et du CH4, des composés organiques volatiles (COVs) qui, dans l’atmosphère, favorisent la
concentration des gaz à effet de serre. Dans les écosystèmes terrestres naturels, ou faiblement
anthropisés, la MOS provient principalement du dépôt des litières végétales à la surface du sol et des
racines en profondeur alors que dans les systèmes fortement anthropisés tels que les agroécosystèmes les
amendements organiques (épandages d’effluents d’élevage : lisier, fumier) sont également à prendre en
compte.
Les objectifs de ce stage de M2 visent à étudier et comprendre le lien existant entre la MOS (nature,
origine, âge…), la diversité microbienne et la nature et les quantités de COVs émis ainsi que les
modifications de ce lien induites par des usages des terres présentant différents niveaux d’anthropisation.
Ce projet sera réalisé en collaboration avec l’Institut de Physique de Rennes et l’UMR Géosciences
Rennes. Il est basé sur :
1. Des mesures de COVs sur le terrain selon des usages des terres et/ou des éléments identifiés du
paysage (observatoire long-terme ‘EFELE’ du SOERE-PRO et Zone Atelier Armorique)
2. L’analyse de la diversité microbienne du sol impliquée dans les émissions de COVs
3. La détermination de la qualité moléculaire de la MOS.
Ces analyses renseigneront sur les échanges de flux de C entre le sol et l’atmosphère en fonction des
amendements organiques et/ou du statut organique des éléments du paysage considérés. Il s’agira aussi
de mesurer la part des émissions de COVs relativement aux émissions de CO2 et CH4 et de définir les
éléments ou usages les moins émissifs. Enfin, l’objectif est d’identifier les microorganismes du sol impliqués
dans ces émissions de COVs et de déterminer en quoi leur diversité importe dans la régulation des
échanges sol/atmosphère.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ? Thèse Anne Ola – Projet EC2CO MICROCOV
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Gray, C.M., Fierer, N., 2012. Impacts of nitrogen fertilization on volatile organic compound emissions from
decomposing plant litter. Global Change Biology 18, 739–748.
Insam, H., Seewald, M.S. a., 2010. Volatile organic compounds (VOCs) in soils. Biology and Fertility of Soils
46, 199–213.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 11
Etude du poids relatif des pratiques agricoles sur la structuration et le
fonctionnement de communautés de nématodes phytoparasites
Encadrants (s) :
Eric Grenier (CR1, INRA, UMR 1349 IGEPP)
Laurent Folcher (Chef d’unité, Anses-LSV – Unité de nématologie)
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
Unité Mixte de Recherche - Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP) –
Unité 1349;
Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses),
Laboratoire de la Santé des Végétaux – Unité de nématologie
Résumé (limité à 300 mots) : Les Nématodes Parasites de Plantes (NPP) se trouvent
partout en communautés, au sens de mélanges d’espèces. La diversité des communautés de NPP
peut varier en fonction des conditions climatiques mais aussi de l’intensité des perturbations dans les
agroécosystèmes selon le degré d’intensification. Les pratiques culturales constituent ainsi des
variables de forçage susceptibles d’affecter la diversité et la structure des communautés de NPP
inféodées à un écosystème cultural. Nous proposons à travers ce sujet de stage d’étudier l’influence
des pratiques sur la structure et la diversité des communautés. Ce travail se basera sur l’analyse
d’un jeu de données issues d’un réseau de parcelles dont l’historique des cultures et des pratiques
est connu depuis 2004. Ce réseau, situé près de Dijon, couvre environ 1400 hectares dont 70% en
cultures annuelles (colza et céréales d’hiver). Des échantillonnages ont été conduits en 2012 et 2013
afin d’obtenir une description qualitative, voir aussi quantitative, des genres et espèces de
nématodes phytoparasites présents sur cette zone.
Les objectifs du stage seront de :
(i)
Décrire la structure des communautés de NPP inféodés au colza et céréales d’hiver et sa
stabilité au cours des deux années d’étude;
(ii)
Etudier l’influence des pratiques (en particulier les rotations, le travail et la nature du sol,
les actions de désherbage…) sur la structure, la diversité et stabilité des communautés de
NPP ;
La description de la structure des communautés et l’étude de l’effet des pratiques feront appel à
l’utilisation d’indices de biodiversité (nombre total de nématodes, richesse générique, indice de
Shannon et équitabilité) et d’outils d’analyses des données intégrant statistiques descriptives et infé rentielles. A cet effet, la mise en œuvre d’outils de statistique multivariée tels que les analyses factorielles, permettra de décrire les relations potentielles entre les patrons de communautés et les pratiques culturales. Ces relations seront ensuite testées par des modèles statistiques, en particulier les
modèles linéaires généralisés (GLM).
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : Oui
Si oui lequel ?
Projet de recherche INRA-département Santé des Plantes et Environnement / Anses sur le thème
« Echantillonnages spatialisés et étude du poids relatif des pratiques agricoles et des phénomènes de
dispersion passive sur la structuration et le fonctionnement de communautés de nématodes phytoparasites »
(septembre 2013 à septembre 2016).
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Alenda C., Montarry J., Grenier E. (2014) Human influence on the dispersal and genetic structure of French
Globodera tabacum populations. Infection Genetics and Evolution. soumis
Folcher L., Bourguet D., Thiéry D., Pélozuelo L., Phalip M., Weissenberger A., Eychenne N., Regnault-Roger
C., Delos M. (2011) Changes in parasitoid communities over time and space: a historical case study of
the maize pest, Ostrinia nubilalis. PLoS ONE 6(9), e25374.
Carpentier J., Esquibet M., Fouville D., Manzanares-Dauleux M.J., Kerlan M.-C., Grenier E. (2012) The
evolution of the Gp-Rbp-1 gene in Globodera pallida includes multiple selective replacements. Molecular
Plant Pathology 13(6), 546-555.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 12
Microbial nitrification and plant productivity
Encadrants (s) :
Alexis Dufresne, Achim Quaiser, Philippe Vandenkoornhuyse
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
Univ Rennes 1/CNRS UMR6553 Ecobio
Résumé (limité à 300 mots) :
One of, if not the key result of modern ecology is demonstration of the positive link between diversity (i.e.
species richness and intraspecific diversity) and productivity (Tilman et al.,2001). The positive relationship
between diversity and productivity shown for plants in grassland ecosystems has been explained from a
corpus of ecological theories mainly related to resource competition and utilization via 'the niche
complementarity'. This theoretical explanation of this link between plant diversity and productivity is however
debated. Data showing that soil microbes also play a key role in regulating plant communities and the
diversity-productivity relationship are accumulating
Schnitzer et al. (2011) have recently examined how soil microbes positively affect the relationship
between species richness and productivity and highlighted that the likelihood of catching a disease is highly
reduced in more diverse plant communities. Additional level(s) of complexity may also impact the diversityproductivity relationship. It can be hypothesized that synergistic or antagonistic effects (i.e. competition)
exist among key soil microorganismal categories such as (i) arbuscular mycorrhizal fungi (ii) nitrogen-fixing
bacteria (iii) ammonium oxidizers (iv) organic matter decomposers which regulate nitrogen cycling in
terrestrial ecosystems.
As a consequence of these hypotheses an emerging idea would be the possible microbial mediation
of functional equilibrium. The underlying assumption is a deterministic model of rules of community
assemblage where selective processes related to edaphic factors end to control communities. Behind this
idea is the assumption that there is an ecological process in which plants “cultivate” the kinds of microbes
necessary to gain the resources that most limit them, based on the functional complementarity found in
many symbiotic microbial organisms.
The research training will mostly focus on Nitrification mediated by ammonium oxidizing Bacteria
(AOB) and, recently identified, Archaea (AOA) with a particular focus on diversity dynamics of these plants
associated AOB and AOA (Leininger et al., 2006). In this study, we will test the hypothesis that the diversity
and abundance of AOA and AOB are linked positively to plant productivity and diversity. Five sampling
campaigns at the experimental station Cedar Creek (USA) were performed over 3 years. The diversity will
be determined using high throughput amplicon sequencing, Sanger sequencing and phylogenetic analysis.
Natural abundances of AOA and AOB will be quantified using qPCR approaches targeting the 16S rRNA
genes and the amoA gene encoding for the key enzyme of ammonia oxidation.
The master student will acquire modern molecular ecological skills as well as expertise in
bioinformatics, especially in the field of high throughput sequencing data analysis.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) :
Oui, EC2CO MiMe
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Tilman D, Reich PB, Knops J, Wedin D, Mielke T, et al. (2001) Diversity and productivity in a long-term
grassland experiment. Science 294: 843–845. doi:10.1126/science.1060391
Schnitzer SA, Klironomos JN, Hillerislambers J, Kinkel LL, Reich PB, et al. (2011) Soil microbes drive the
classic plant diversity-productivity pattern. Ecology 92: 296–303.
Leininger S, Urich T, Schloter M, Schwark L, Qi J, et al. (2006) Archaea predominate among ammoniaoxidizing prokaryotes in soils. Nature 442: 806–809. doi:10.1038/nature04983.
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Master 2 EFCE
Sujet 13
Microbiome fongique des plantes et productivité écosystémique
Encadrants (s) :
Philippe Vandenkoornhuyse, Alexis Dufresne, Achim Quaiser
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
Univ Rennes 1/CNRS UMR6553 Ecobio
Résumé (limité à 300 mots) :
Les eukaryotes ont evolués dans un contexte d'une colonisation persistante par des microorganismes non
pathogènes conférant des fonctions additives et une augmentation d'amplitude écologique.
On sait depuis peu que les plantes hébergent une diversité importante de microorganismes constituée de
champignons (Vandenkoornhuyse et al Science 2002), de bactéries et d'Archaea (Lundberg et al., Nature
2012). La connaissance de la diversité de ce microbiome végétal, qui reste pour le moment encore
fragmentaire, est néanmoins très intrigante. Outre la compréhension de la diversité d'espèces aux échelles
alpha, beta et gamma, les règles d'assemblage des communautés du microbiome des plantes est
également un aspect à approfondir. D'autre part, la coexistence de ces symbiontes au sein d'un hôte
soulève de nombreuses questions d'écologie évolutive et comportementale (p ex avantage sélectif du
comportement coopérateur versus tricheur) et interpelle sur les rôles fonctionnels exercés par ces
microorganismes (Pendergast et al, New Phytologist 2013). Dans ce cadre, un travail réalisé au laboratoire
révèle l’existence d'un mécanisme de type embargo en carbone envers les champignons mycorhiziens
tricheurs (Kiers et al., Science 2011) qui stabilise cette coopération mutualiste. Sur cette base on peut
également expliquer que ce mécanisme de stabilisation de la symbiose joue un rôle de filtre écologique. Si
ce filtre est efficace, on pourrait expliquer une perte de diversité dans le microbiome quand la diversité des
plantes baisse (travail en cours).
Dans ce cadre, le stage de recherche proposé aura comme objectif principal de tester l'hypothèse d'un lien
positif entre productivité écosystémique et diversité du microbiome des plantes. Pour cela, 5 campagnes de
prélèvement ont été menées sur le dispositif expérimental de Cedar Creek (USA), et des travaux de
séquençage en masse ont été réalisés. L'étude proposée consistera à explorer les données accumulées,
en extraire les informations pertinentes sur la diversité et à valider les observations par des
expérimentations complémentaires.
Au cours de ce stage des compétences dans les méthodes modernes de l'écologie seront acquises mais
aussi des compétences importantes sur la manipulation de données de séquences et masse,
d'automatisation d'analyses de données, de phylogénies, de construction de réseaux d'interaction...
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : non
Si oui lequel ?
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Kiers ET, Duhamel M, Beesetty Y, Mensah JA, Franken O, Verbruggen E, Fellbaum CR, Kowalchuk GA, Hart
MM, Bago A, Palmer TM, West SA, Vandenkoornhuyse P, Jansa J, Bucking H 2011. Reciprocal
Rewards Stabilize Cooperation in the Mycorrhizal Symbiosis Science 333, 880-882
Vandenkoornhuyse P., S. Mahé, Ineson P., Staddon P., Ostle N., Fitter A.H., Young J.P.W. 2007. Active rootinhabiting microbes identified by rapid incorporation of plant-derived carbon into RNA. Proceeding of
the National Academy of Sciences USA 104: 16970-16975
Vandenkoornhuyse P, Baldauf SL, Straczek J, Leyval C, Young JPW 2002. Extensive and novel fungal
diversity in plant roots. Science 295: 2051
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 14
Détermination des patrons de structuration des populations
d’ascochytose dans le bassin méditerranéen
Encadrants (s) : C. Le May (Enseignant-Chercheur) Agrocampus Ouest centre de Rennes
Unité de recherche/Institut ou Organisme : INRA UMR Institut de Génétique Environnement et
Protection des Plantes (IGEPP)
Résumé (limité à 300 mots) :
Les maladies des plantes sont causées par des populations d’agents pathogènes continuellement
soumis à des forces évolutives. Pour l’ensemble des agents pathogène une mesure de la variabilité
génétique et phénotypique s’avère indispensable pour déterminer la structuration de ces populations,
pour estimer des distances de dispersion, et pour déterminer la vitesse d’adaptation de ces populations
et évaluer la viabilité d’une méthode de lutte. L’ascochytose, causée par le champignon nécrotrophe
Dydimella pinodes (D. pinodes) est responsable de dégâts importants sur les cultures de pois. Des
études antérieures sur ce pathosystème ont montré que les populations de D. pinodes étaient
génétiquement assez diverses dans les régions du monde, et que le centre d’origine était proche du
bassin méditerranéen. Aussi, connaitre la variabilité génétique et phénotypique intra inter populations
dans le berceau d’origine permettra de déterminer s’il y a un risque de dispersion à longue distance et
d’anticiper les futures introductions vers d’autres régions de production. L’objectif du stage est d’étudier
et déterminer la variabilité génétique et phénotypique des populations de D. pinodes à différentes
échelles spatiales au niveau du bassin méditerranéen. Le stage comportera trois étapes : i) Etude de la
variabilité génétique des populations de D. pinodes à différentes échelles spatiales pour déterminer
l’étendue et le degré des variations génétiques, ii) Evaluer les caractéristiques biologiques, le pouvoir
pathogène et le spectre d’hôte (6 espèces) de souches de D. pinodes provenant de différentes régions
de la zone méditerranéenne, et iii) Comparer les isolats de ces populations de D. pinodes avec des
isolats provenant d’autres régions du monde (Canada, USA, Australie).Ce travail devrait contribuer à
déterminer l’origine des souches françaises, identifier et anticiper les sources de dispersion.
L’évaluation la différentiation génétique et phénotypique de ces populations permettra par ailleurs de
définir un pattern de dispersion et de mesurer une dynamique génétique temporelle.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel : Medileg
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 15
Importance de la variation du mode de reproduction pour la recherche de
régions génomiques sous sélection : approche méthodologique et
application.
Encadrants (s) : Jean-Christophe Simon (DR INRA) et Solenn Stoeckel (CR INRA)
Unité de recherche/Institut ou Organisme : UMR 1349 INRA/Agrocampus
Ouest/Université Rennes 1, Institut de Génétique, Environnement et Protection des
Plantes (IGEPP).
Résumé (limité à 300 mots) :
La recherche des gènes et des fonctions impliquées dans l’adaptation des organismes à leurs
environnements par balayage génomique nécessite d’utiliser des modèles d’évolution adaptés aux cycles
de vie des espèces étudiées. Les méthodes actuelles visant à détecter des traces de sélection sur les
génomes supposent que les populations étudiées évoluent suivant des schémas simples, comme par
exemple une reproduction sexuée de type panmixie stricte, un système reproducteur pourtant très rare
dans la nature.
Les modes de reproduction impactent fortement les caractéristiques génétiques des génomes et des
populations ainsi que les trajectoires évolutives des espèces. Notre équipe cherche à identifier les gènes
potentiellement impliqués dans la perte de la capacité à réaliser une reproduction sexuée cyclique dans les
populations de pucerons, l’architecture génétique de ces gènes et les voies métaboliques ainsi impactées.
Cette recherche se fait sur un nombre important de populations à de larges échelles spatiales afin de tester
la généricité des voies potentiellement impliquées. Notre équipe développe également des modèles de
génétique des populations théoriques permettant de prendre en compte l’information biologique concernant
la complexité des cycles de vie, comme par exemple, l’utilisation d’un système de reproduction
partiellement ou totalement asexué, dans la recherche de ces gènes à travers des approches
d’apprentissage machine.
L’objectif de ce stage consistera à :
1) effectuer une analyse par simulation des méthodes actuelles de détection des traces de sélection sur les
génomes en utilisant un outil déjà développé par l’équipe. L’étudiant utilisera des données simulées de
gènes ayant évolué de façon neutre et sous différents modes et intensités de sélection suivant des cycles
de vie réalistes pour tester la robustesse des différentes méthodes existantes.
2) utiliser un large jeu de données de génotypes de pucerons du pois utilisant différents modes de
reproduction de façon à identifier les gènes soumis à sélection dans les différents modes de reproduction.
Cette analyse se fera à partir des avancées méthodologiques obtenues en première partie de stage.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ? ANR Clonix (Génétique et Génomique des Populations des organismes
partiellement clonaux)
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Jaquiéry, J., Stoeckel, S., Nouhaud, P., Mieuzet, L., Mahéo, F., Legeai, F., Bernard, N., Bonvoisin, A., Vitalis,
R., Simon, J.-C., 2012. Genome scans reveal candidate regions involved in the adaptation to host
plant in the pea aphid complex. Mol Ecol 21, 5251–5264.
Navascués, M., Stoeckel, S., Mariette, S., 2010. Genetic diversity and fitness in small populations of partially
asexual, self-incompatible plants. Heredity 104, 482–492.
Simon, J.-C., Stoeckel, S., Tagu, D., 2010. Evolutionary and functional insights into reproductive strategies of
aphids. Comptes Rendus Biologies 333, 488–496.
Stoeckel, S., Masson, J.-P., 2014. The exact distributions of FIS under partial asexuality in small finite
populations with mutation. PLoS ONE 9, e85228
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 16
Facteurs de variations intra- et inter-spécifiques de traits d'histoire de vie chez des
araignées-loups de régions tempérées et arctiques (Araneae, Lycosidae)
Encadrants (s) :
Julien Pétillon et Philippe Vernon
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
EA 7316 et UMR 6553 CNRS, OSUR, Campus de Beaulieu, Université de Rennes 1
Résumé (limité à 300 mots) :
Les arthropodes présentent une grande plasticité des traits d’histoire de vie, notamment au niveau de leur
fécondité, avec par exemple des allocations différentielles entre nombre et volume des œufs (e.g. Fox and
Czesak 2000, Annual Review of Entomology). Chez les araignées, les Lycosidae représentent un modèle
d’étude reconnu dans ce contexte ; il s’agit fréquemment d’espèces aux effectifs abondants, dont les
femelles portent leur cocon attaché aux filières (d’où l’attribution possible d’une portée à une femelle).
L’existence d'un trade-off entre nombre et volume des œufs a déjà été démontrée au sein de cette famille
(e.g. Walker et al. 2003, Evolutionary Ecology Research, Pétillon et al. 2009, Naturwissenschaften) mais
pas toutefois de façon systématique (Puzin et al. 2011, Animal Biology). Ces araignées ont aussi
récemment permis la mise en évidence chez des ectothermes de « latitudinal converse-Bergmann clines »
à l’échelle européenne (chez les homéothermes, la règle de Bergmann associe basses températures et
plus grandes tailles corporelles) (Puzin et al. accepted, Biological Journal of the Linnean Society). Nous
proposons ici :
1) Une comparaison de trade-offs entre une espèce spécialiste et une espèce généraliste (au moyen d’un
jeu de données acquis en Belgique, Université de Gand) : Pardosa agricola vs. Pardosa amentata.
2) Un test de l’effet latitude / altitude chez (i) une espèce généraliste (terrain réalisé aux Iles Feroe et en
Islande sur Pardosa palustris) et (ii) deux espèces spécialistes (terrain réalisé au Groenland sur Pardosa
furcifera et Pardosa hyperborea).
Le jeu de données à acquérir comprend le nombre et le volume des œufs, ainsi que la masse des cocons
mesurée en laboratoire. Ces mesures seront corrigées par la masse sèche des femelles (Jakob et al. 1996,
Oikos), sur des lots de 30 individus par traitement. Le traitement statistique s’inspirera notamment des
acquis de García-Berthou 2001, Journal of Animal Ecology.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ? SPACEWOLF Transnational Access 2012-2014 (INTERACT FP7)
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Pétillon J., Puzin C., Acou A. & Outreman Y. 2009. Plant invasion phenomenon enhances reproduction
performance in an endangered spider. Naturwissenschaften, 96: 1241-1246.
Pétillon J., Lambeets K., Ract-Madoux B., Vernon P. & Renault D. 2011. Saline stress tolerance partly
matches with habitat preference in ground-living wolf spiders. Physiological Entomology, 36: 165-172.
Puzin C., Leroy B. & Pétillon J. (accepted). Intra- and inter-specific variation in size and habitus of two sibling
spider species (Araneae, Lycosidae): taxonomic and biogeographic insights from a large-scale
sampling. Biological Journal of the Linnean Society.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 17
LA SYMBIOSE PROTECTRICE : QUELS COUTS POUR UN TEL BENEFICE ?
Encadrant(s) :
Yannick OUTREMAN ([email protected])
Jean-Christophe SIMON ([email protected])
Mélanie LECLAIR ([email protected])
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
UMR 1349 IGEPP : INRA - Agrocampus-Ouest - Université Rennes 1
Résumé (limité à 300 mots) :
Associations symbiotiques
Les associations symbiotiques entre microorganismes et eucaryotes sont omniprésentes dans le monde
vivant. Ces microorganismes peuvent jouer un rôle crucial dans l’évolution et l’écologie de leurs porteurs en
modifiant leur phénotype. Certains microorganismes vont permettre l’accès à une ressource alimentaire,
d’autres conférer une protection contre un ennemi. Une telle protection symbiotique est rencontrée chez le
puceron du pois (Acyrthosiphon pisum) lorsqu’il est porteur de la bactérie Hamiltonella defensa. Dans ce
cas, ce symbiote confère au puceron une résistance face à l’attaque de son principal ennemi : la guêpe
parasitoïde Aphidius ervi.
Un bénéfice à la hauteur des coûts ?
Des études antérieures ont montré que les populations de pucerons ne sont pas toutes porteuses du
symbiote protecteur et que la résistance au parasitoïde varie selon les souches de la bactérie protectrice,
Hamiltonella defensa. Cette variation semble due à la balance entre les coûts et les bénéfices induits par ce
symbiote protecteur. Pour comprendre l’évolution de cette symbiose, l’objectif du stage sera d’identifier la
relation entre le niveau de résistance conférée par la bactérie et l’intensité des coûts associés : en d’autres
termes, le coût de la protection est-il équivalent au bénéfice procuré par la protection ?
Un bénéfice dépendant du contexte environnemental ?
L’objectif du stage sera également d’identifier si la plante hôte sur laquelle les pucerons se nourrissent
influence le niveau de résistance conféré par la symbiose. En effet, les populations du puceron du pois
exploitent des plantes hôtes (Légumineuses) différentes. Quelle est l’importance de ce troisième niveau
trophique dans la protection exprimée ?
Au cours du stage, les pucerons du pois étudiés seront issus de trois types de plantes hôtes différentes.
L’étudiant testera l’effet protecteur d’H. defensa en exposant les pucerons à leur ennemi, le parasitoïde A.
ervi. Il estimera également les coûts associés à la présence du symbiote bactérien. Enfin, s’il le souhaite, il
pourra développer une approche théorique afin d’identifier l’effet de la relation bénéfice/coût, établie au
cours du stage, sur la dynamique de la symbiose protectrice dans les populations naturelles.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) :
Oui - Thèse de Mélanie Leclair : Résistance symbiotique dans les populations naturelles
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Peccoud J., Olliviera A., Plantegenest M. and J.-C. Simon (2009). A continuum of genetic divergence from
sympatric host races to species in the pea aphid complex. Proceedings of the National Academy
Sciences 106: 7495-7500.
Oliver K.M., J.A. Russell, N.A. Moran and M.S. Hunter (2003) Facultative bacterial symbionts in aphids
confer resistance to parasitic waps. Proceedings of the National Academy Sciences 100: 1803-1807.
Simon J.-C., S. Boutin, T. Tsuchida, R. Koga, J.-F. Le Gallic, A. Frantz, Y. Outreman and T. Fukatsu (2011)
Facultative symbiont infections affect aphid reproduction. Plos one 6: 1-10.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 18
Caractérisation écophysiologique de la résistance aux traitements chimiques chez le petit
ténébrion
Encadrants (s) :
David RENAULT – [email protected]
Hervé COLINET – [email protected]
Unité de recherche/Institut ou Organisme :
Université de Rennes 1, UMR 6553 ECOBIO, Rennes
Résumé (limité à 300 mots) :
Les pressions de sélection environnementales, et notamment la température et l’utilisation des
pesticides contre les arthropodes invasifs des agroécosystèmes, orientent la direction des
ajustements physiologiques mis en place afin d’augmenter la valeur sélective des organismes. Un
nombre croissant d’études rapporte une augmentation de la fréquence d’observations de
populations résistantes aux insecticides dans les agroécosystèmes traités de manière régulière.
Néanmoins, les bases mécanistiques de ces phénomènes de résistance restent débattues. Enfin,
les réponses mises en place par les organismes peuvent contribuer à l’apparition de processus
génériques de résistance au stress, renforçant alors le potentiel invasif des insectes nuisibles.
Dans ce stage, qui couplera approche en conditions naturelles et contrôlées, nous chercherons à
déterminer dans quelle mesure la résistance aux insecticides peut être à l’origine d’une
augmentation de la résistance à d’autres types stress environnementaux (phénomène de
tolérance croisée). Nous faisons l’hypothèse d’une réduction de l’activité métabolique –
potentiellement couplée à une réduction de la taille corporelle – chez les insectes ayant
développés une résistance aux insecticides, réduisant le niveau de production énergétique chez
les insectes. Cette réduction de la production de radicaux libres (ROS) naturellement produits par
le métabolisme aérobie, ou bien générés par l’ingestion d’insecticides permettraient d’accroitre le
niveau de résistance des insectes aux formulations chimiques, mais aussi à d’autres types de
stress environnementaux (survie aux stress thermiques, trophiques, etc..). Nous examinerons si
les populations résistantes possèdent de meilleures facultés de détoxification par rapport aux
populations sensibles, et si cette résistance se traduit par des phénomènes de tolérance croisée
vis-à-vis d’autres stress (thermiques, trophiques, hydriques).
Ces expériences seront réalisées en utilisant le petit ténébrion, Alphitobius diaperinus, comme
modèle biologique. Chronologiquement le stage comportera une campagne de prélèvement sur le
terrain, des tests toxicologiques en laboratoire, suivis d’analyses écophysiologiques
comparatives.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : Oui
Si oui lequel ? Projet soumis à l’appel d’offres APR 2014 ‘Résistance et Pesticides’
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 19
Adaptation de la biodiversité du sol à la contamination résiduelle par les pesticides dans les
paysages agricoles: la variabilité des traits de cocons de vers de terre issus de
populations différemment exposées comme indicatrice de sensibilité/résistance
Encadrants (s) : F. Binet et C. Wiegand
Unité de recherche/institut ou organisme :
UMR ECOBIO Rennes et SDU (Odense, DK)
Résumé (limité à 300 mots) :Les enjeux environnementaux et sanitaires liés à la diversité et
quantité toujours croissante de polluants dans l’environnement font de plus en plus débats. Il y a
une prise de conscience de la nécessité d’en identifier clairement les sources et d’en prédire les
conséquences. La directive Européenne REACH (Juin 2007) traduit cette volonté de prendre en
compte les impacts des substances chimiques sur la santé humaine et celle des écosystèmes
incluant la biodiversité qui soutient la fourniture de services écosytémiques majeurs. Parce que le
fonctionnement pérenne et la fertilité des sols dépend de sa composante biologique, il y a un
besoin urgent d'améliorer notre connaissance des inter -relations entre chimie et biologie dans les
sols de paysages à forte activité agricole. Le présent projet répond à ces attentes puisqu’il
s’intéresse à comprendre les mécanismes et évaluer les capacités de tolérance et d’adaptation
de la biodiversité ingénieure du sol (vers de terre) à la contamination chronique et diffuse des sols
installée en paysage agricole. L'exposition chronique aux contaminants dans les sols peut induire
des variations adaptatives dans les populations lombriciennes et les réactions biologiques aux
contaminants risquent d'être différentes selon leur historique d’exposition aux pesticides
combinés ou non aux pratiques aratoires, or les connaissances à ce jour des impacts et des feedbacks sont très limitées. Le présent travail s’intéressera à l’analyse de la variabilité des traits des
cocons, - qui constituent le stade precoce du cycle de vie chez les lombricens-, issues de
populations représentatives des paysages agricoles et différement exposées historiquement in
situ et/ou expérimentalement au laboratoire. Les traits étudiés sur les cocons, de nature
morphologiques, physiologiques et phénologiques, seront particulièrement importants car en lien
avec la reproduction et donc en capacité de nous aider à évaluer la sensibilité/tolérance d’une
population donnée aux polluants. Il s‘agira ainsi de tester si i) les traits des cocons diffèrent entre
populations le long d’un gradient de contamination résiduelle, et ii) les cocons et leur
descendance répondent différemment (activité métabolique des cocons par transfert d’oxygène
entre le sol et le cocon, croissance des juvéniles) à une exposition expérimentale mimant une
contamination résiduelle (cocktail de pesticides).
Ce projet s’inscrit dans les travaux du laboratoire international associé (LIA) « environmental
toxicology and stress ecology » avec l’équipe du Pr C. Wiegand de l’Université du Danemark Sud
(SDU). Il impliquera une mobilité à l’étranger (2 à 3 mois) au sein de l’Université du Danemark
Sud (Odense) et disposera des capacités analytiques et des facilités expérimentales associées à
l’OSUR et à l’INRA pour permettre l’échantillonnage de terrain, les expérimentations en
mésocosmes de laboratoire, les analyses de pesticides et les mesures biologiques et activités
physiologiques.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : OUI, Laboratoire International
Associé (LIA-CNRS) “Environmental Toxicology and Stress Ecology”
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Givaudan N. et al, 2014 - Acclimation of earthworms to chemicals in anthropogenic landscapes, physiological
mechanisms and soil ecological implications, Soil Biology and Biochemistry 74: 49-58
Owen J. et al, 2008 - Transcriptome profiling of developmental and xenobiotic responses in a keystone soil animal, the
oligochaete annelid Lumbricus rubellus. BMC Genomics.
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 20
Contribution relative des parcelles à la production d’auxiliaires des cultures en fonction de
leur mode de conduite (biologique vs conventionnel) à l’échelle du paysage.
Encadrants (s) :
Manuel PLANTEGENEST, Julien PETILLON et Stéphanie AVIRON
Unité de recherche/institut ou organisme :
UMR INRA/Agrocampus Ouest/Université Rennes 1, 1349 IGEPP
Résumé (limité à 300 mots) :
L'optimisation des services écosystémiques apparait comme un levier d'action majeur pour la mutation des
systèmes agricoles actuels vers une agriculture écologiquement intensive. Il maintenant démontré que les
pratiques à l'échelle parcellaire et la complexité du paysage influencent fortement les dynamiques de popu lations, les assemblages de communautés et les interactions trophiques. Par ailleurs, on sait que les pratiques de l'agriculture biologique favorisent l'abondance et la richesse spécifique de nombreux taxons à
l'échelle parcellaire. Cependant, peu de connaissances existent sur les effets de l'organisation spatiale des
systèmes de culture biologiques et conventionnels dans le paysage sur les communautés d'ennemis natu rels et les régulations biologiques, ainsi que sur les conséquences fonctionnelles des changements que
cela engendre dans les communautés d'ennemis naturels.
L’objectif général du projet SOLUTION est d’analyser l’effet d’une diversification des modes de production à
l’échelle du paysage sur la structuration des communautés d’ennemis naturels et la qualité du service de
régulation des ravageurs des cultures.
L’objectif de ce stage est double. (1) Il s’agira d’évaluer la quantité d’auxiliaires produits sur des parcelles
différant par leur mode de culture et au sein d’habitats semi-naturels (prairies, bandes enherbées). Une première dichotomie distinguera des parcelles conduites en agriculture biologique vs conventionnelle. Dans un
second temps, l’influence de la diversité des pratiques au sein de ces deux modes sera également prise en
compte. (2) Il s’agira également de tester et de mettre au point une méthode permettant d’évaluer les processus de redistribution des auxiliaires à l’échelle du paysage et notamment les flux entre parcelles
conduites en agriculture biologique et parcelles conduites en agriculture conventionnelle.
En pratique, le modèle biologique choisi sera les espèces dominantes de coléoptères carabidae dans le
paysage agricole breton. Le potentiel de production de coléoptères carabiques à l’échelle de la parcelle
sera évalué par la mise en place précoce de pièges à émergence.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
Si oui lequel ? FRB Ecophyto « SOLUTION »
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 21
Réponse aux contraintes écologiques : quel est le poids relatif de la plasticité des individus et
du changement d'espèces dans les communautés ?"
Encadrants (s) : Anne Bonis, Michèle Tarayre, Anne Atlan
Unité de recherche/Institut ou Organisme : UMR 6553 ECOBIO
Résumé (limité à 300 mots) :
Les communautés végétales herbacées voient leur composition spécifique se modifier en
réponse à des variations environnementales, d’origine abiotique, comme les variations des
niveaux d'eau, ou abiotique comme l’herbivorie. A l’échelle des communautés, les réponses des
traits fonctionnels peuvent être liées : 1) à des changements dans la composition des
assemblages d’espèces et 2) à des variations des valeurs de traits des espèces (plasticité).
L’objectif principal du stage sera d’apprécier leur part relative, dans le cas des prairies humides
du Marais poitevin. Ces prairies dérivent d’ancien marais salés et ont été mises en place par
poldérisation. Elles conservent de cette origine un modelé micro-topographique de niveau d'eau
varié. De plus, elles ont été continuellement fauchées et/ou pâturées depuis leur poldérisation, ce
qui constitue le second facteur structurant de communautés.
Au niveau spécifique, notre hypothèse est que les traits répondent de manière plastique
aux variations de l'environnement, mais que les relations entre traits sont plus figées dans les
environnements les plus contraints. Au niveau de la communauté, notre hypothèse est que le
turn-over des espèces, qui répond au cumul des effets sur des périodes longues, devrait produire
des variations de moyenne des traits supérieurs à la variation générée par les variations
observées au cours de la saison d'expérimentation. Ces hypothèses seront testées en conjuguant
approche de terrain et approche expérimentale. L'approche de terrain s'effectuera en utilisant les
traits moyens des espèces disponibles dans l'équipe, et en faisant des mesures in situ dans 2
conditions d’anoxie du sol et deux intensités de pâturage. Ce travail de terrain sera effectué de
mi-avril. L'approche expérimentale sera conduite en serre sur le campus de Beaulieu, et aura
pour objectif de mesurer la plasticité des traits relatif à la stature, aux traits foliaires, à l’intensité
de la multiplication clonale et à la phénologie pour 4 espèces de prairies et quatre modalités
expérimentales biotiques et abiotiques.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : oui
PROJET DE RECHERCHE SUR LES MARAIS COMMUNAUX : gestion de la dynamique
et de la biodiversité végétale (PNR marais Poitevin/Etablissement Public du
Marais poitevin/UMR EcoBio)
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Chanteloup, P., & Bonis, A. 2013. Functional diversity in root and above-ground traits in
a fertile grassland shows a detrimental effect on productivity. Basic and Applied
Ecology, 14: 208-216
Marion B., Bonis A. & Bouzillé JB. 2010. How much grazing-induced heterogeneity impact plant diversity and richness in wet grasslands ? Ecoscience 17: 229-239.
Violle C., Bonis A., Plantegenest M.,Cudennec C., Damgaard C., Marion B., Le Coeur D,
Bouzillé J-B. 2010. Plant traits capture species diversity and coexistence mechanisms along a disturbance gradient. Oikos 120 (3) : 389–398
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Sujet 22
Biostimulants de l’activité biologique des sols : Mode d’action et identification des cibles
biologiques
Encadrants (s) : Cécile Monard, Olivier Klarzynski, Achim Quaiser
Unité de recherche/Institut ou Organisme : ECOBIO et BIO3G
Résumé (limité à 300 mots) :
La société BIO3G mène différents projets de développement de nouveaux produits naturels,
biostimulants pour le sol, le végétal et l’animal destinés aux agriculteurs et aux professionnels de
l’espace vert. Tandis que l’effet positif de ces biostimulants sur la production végétale est établi, leur
fonctionnement et en particulier l’effet sur la diversité et les fonctions des microorganismes du sol
restent inconnu.
L’UMR ECOBIO et la société BIO3G se sont associées pour mener un projet de caractérisation de
ces matières actives et de leur mode d’action en tant que biostimulant du sol. Dans le cadre de ces
travaux un/une stagiaire rejoindra l’UMR ECOBIO pour identifier les cibles biologiques de plusieurs
matières actives qui améliorent l’activité biologique du sol et déterminer leur impact sur les
transformations biogéochimiques. Il/elle participera à la définition puis à la mise en place et au
déroulement des protocoles d’étude en laboratoire, à la réalisation des mesures et observations ainsi
qu’à l’interprétation des résultats.
En conditions contrôlées, la démarche expérimentale consistera à étudier l’impact de
différentes matières actives isolées et combinées sur les communautés microbiennes du sol par
l’analyse de leur diversité (métagénomique) et de leurs activités cataboliques (dosage enzymatique,
Microresp®). Il s’agira de déterminer les modifications de la diversité microbienne induites par
l’application des biostimulants et leurs répercussions sur les fonctions microbiennes impliquées dans le
recyclage des nutriments et les cycles biogéochimiques assurant la fertilité des sols. Les résultats
obtenus permettront de mieux comprendre le mode d’action des produits commercialisés par BIO3G en
vue d’optimiser ultérieurement leur effet biostimulant. En menant ces travaux, le/la stagiaire acquerra
et développera des compétences en microbiologie environnementale et écologie moléculaire.
Autres informations :
Insertion dans un projet de recherche en cours (oui/non) : non
Si oui lequel ?
Publications significatives dans le domaine s'il y a lieu (limité à 3) :
Stage 2014-2015
Master 2 EFCE
Liste ouverte, qui pourrait encore etre complétée
Remarque: Des sujets extérieurs peuvent etre proposés. Sera vérifié la cohérence pedagogique du sujet
avec la formation par les responsables du master.