Thèse financée - URGENT

Thèse financée.
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Henri Darmency
UMR 1210, Biologie et Gestion des Adventices
INRA, 17 rue Sully
BP 86510, 21065, Dijon, France
Tel. 33 380 693186
Fax. 33 380 693262
INRA
DOSSIER DE PROPOSITION DE BOURSE
I - UNITE d'ACCUEIL à l'INRA
Département de recherche : Santé des Plantes et Environnement
Intitulé de l'Unité : __UMR BGA_
Intitulé de l’équipe : Programme 2 : rôle de l’organisation spatiale sur le fonctionnement et la diversité des
communautés d’adventices
Nom du responsable de l’équipe : _F. Bretagnolle_
Effectifs de l’équipe :
Chercheurs
Ingénieurs
Post Doc
Thésards
Enseignants chercheurs
__5___
__1____
______
__3____
__3___
Nom et grade du responsable de la thèse dans l'équipe d'accueil :__Henri Darmency, DR2_______
Est-il habilité à diriger des recherches ? : __Oui_
Sujet de la thèse : Le bleuet comme descripteur et acteur de la biodiversité
Contexte
Préserver et promouvoir la biodiversité est une philosophie émergente qui s’enracine dans la conviction que
certains équilibres biologiques dynamiques sont menacés par les activités humaines alors même qu’ils devraient
leurs être favorables. Mettre en évidence les processus sous-jacents à ces équilibres, déterminer les échelles de
temps auxquelles ils se déclinent, et les mettre en œuvre comme auxiliaires de notre productivité sont des
objectifs majeurs de ce courant d’idées. Par exemple, la disparition des mauvaises herbes est a priori recherchée
par les agriculteurs, mais un champ renfermant une flore adventice diverse en équilibre avec les pratiques
culturales n’est-il pas plus économe en intrants phytosanitaires tout en présentant un habitat favorable à toutes
sortes d’espèces animales et microbiennes utiles ? Quels sont les indicateurs de cette biodiversité agricole et de
ces équilibres? Quelle est l’acceptabilité sociale et économique de sa disparition ou au contraire des efforts pour
son développement ?
La diversité floristique des champs cultivés et des paysages ruraux recouvre des fonctions différentes :
écologiques, agronomiques, patrimoniales. Or le maintien d’espèces rares, inféodées aux milieux agricoles, n’est
jusqu’à présent jamais pris en compte dans l’évolution des systèmes de culture. Le devenir de ces espèces, leur
aptitude à évoluer, à s’adapter aux futurs modes de gestion des champs cultivés et à recoloniser de nouveaux
territoires, ou bien au contraire leur disparition, dépendent très largement de la diversité génétique intra
spécifique, évidemment menacée par la rareté même des individus. C’est ce que nous voulons étudier à travers le
cas du bleuet, Centaurea cyanus. Le bleuet était très répandu partout en Europe jusqu’à la deuxième moitié du
20ème siècle. Le tri des semences et l’usage d’herbicides antidicotylédones l’ont entraîné dans une dynamique de
raréfaction, avec des populations de faible taille et la fragmentation de son habitat qui le conduisent à des
extinctions locales. Cependant, c’est une espèce qui est une ressource importante de pollen et de nectar pour les
insectes pollinisateurs, et ses graines peuvent servir à l’avifaune. Elle est emblématique des messicoles en voie
de disparition, elle en est un symbole très voyant et élégant, et à ce titre elle est devenue une espèce patrimoniale
dont la valeur sociétale est indiscutable.
Objectifs
Le programme s’inscrit a priori dans une problématique de conservation des espèces messicoles et rudérales
menacées. Il vise à acquérir des connaissances sur les facteurs agronomiques contribuant à leur raréfaction et la
taille minimale des populations permettant d’assurer leur présence et leur évolution avec les systèmes de culture.
Nous voulons aussi nous assurer que le bleuet est bien une messicole indicatrice de biodiversité, que sa présence
traduit les potentialités ou l’existence d’une réelle diversité floristique elle-même liée à une diversité
microbienne et faunistique favorable, et qu’il peut aider à peut fonder les bases d’une méthodologie d’étude des
messicoles raréfiées.
Ubiquiste, le bleuet n’a pas de préférence écologique particulière et est donc bien indiqué pour cette étude. Ce
sont donc les réponses génétiques à l’environnement qui sont donc les clés de la réponse. L’appréciation de la
diversité génétique minimale doit se faire dans le cadre de métapopulations qui dépendent des pressions de
sélection génétique et démographique imposées par les systèmes de culture et de la biologie de l’espèce, en
particulier des flux de gènes à l’échelle spatiale et temporelle. Contrairement aux habitats naturels stables, la
rotation des cultures entraîne des périodes de disparition des plantes sur chaque parcelle, et donc modifie
annuellement la distribution et la connectivité de l’habitat, ce qui empêche d’adapter directement les modèles
développés jusqu’à présent pour la conservation des espèces rares. Le programme va s’appuyer sur des outils de
repérage spatial des plantes et des outils moléculaires de caractérisation des flux de gènes (microsatellites
nucléaires et chloroplastiques). Cette étude sera menée dans le cadre d’un programme ECOGER et sur la zone
atelier multidisciplinaire du CNRS à Chizé (Deux Sèvres) où nous avons déjà cartographiée sa présence en 2005
et 2006 dans un parcellaire de plus de 11.000 champs (350 km 2) dont les assolements sont suivis depuis 14 ans,
et toutes les populations ont été échantillonnées.
Nature du programme
Les premiers stages d’étudiants (M1 et M2 de l’Université de Bourgogne) en 2006 ont initiés l’étude (autoincompatibilité, structure génétique analysée à l’aide d’isozymes, distances de pollinisation, flux de semences,
banque de semence du sol, pérennisation dans les jachères). Sur le terrain, le cortège floristique associé au bleuet
et sa dynamique au cours de la saison seront notés. Les relevés floristiques réalisés par ailleurs dans toute la zone
atelier permettront d’identifier les spécificités de l’habitat actuel des bleuets et l’association avec d’autres
messicoles. On envisage également de quantifier les variations de la microflore de la rhizosphère de la culture
associée, entre les zones de présence ou d’absence de bleuet (par signature moléculaire avec l’UMR MGS,
Dijon). Des marqueurs neutres tels que les microsatellites seront mis au point dès le début de la thèse en
s’appuyant sur les travaux réalisés sur des Astéracées proches. Ils seront dans un premier temps appliqués à
décrire la structure génétique de 26 populations échantillonnées à Chizé en 2006, à caractériser la structuration
génétique à l’échelle de la petite région, et à déterminer la taille réelle des populations et leur connections dans le
paysage proche (assignation de l’origine du pollen). Parallèlement, une enquête sera réalisée auprès des
propriétaires des parcelles pour relier la démographie et la structure génétique des populations de bleuet avec
l’historique agricole de la parcelle (types de cultures, travaux du sol, désherbage, contraintes Natura 2000, etc.)
et la structure du paysage (organisation foncière, distance entre populations, présence de barrières linéaires de
haies ou de voies de passage). Enfin, la recherche de marqueurs chloroplastiques, qui a déjà mis en évidence une
spécificité des populations du Poitou vis-à-vis d’un échantillon d’origines variées, sera poursuivie afin de mettre
en évidence les flux de graines essentiels dans les processus de recolonisation.
En marge de ces travaux, différent types d’expérimentation seront mis en place à Dijon, concernant le système
de reproduction, la pollinisation, la survie des semences, et l’impact sur le développement des plantes de
pratiques culturales clés. L’analyse des traits de vie caractéristiques de ces plantes (reproduction, aptitude à la
dispersion du pollen et des semences, survie des semences dans le sol, aptitude à survivre en réponse aux
contraintes agricoles, etc.) sera abordée en cherchant à identifier ceux disposant de réserve de variabilité
génétique ou de plasticité phénotypique permettant l’adaptation aux différents habitats, ou au contraire pouvant
expliquer la raréfaction de l’espèce dans ces conditions. L’ensemble des résultats pourra être utilisé pour
identifier des pratiques agricoles ou des systèmes de cultures assurant le maintien des populations de cette espèce
dans la région et en préservant la variabilité génétique nécessaire pour assurer son évolution avec les
changements environnementaux. Des corrélations avec la flore messicole, et la biodiversité en général, seront
établies afin de proposer un système de gestion générique qui pourrait ultérieurement être testé dans les zones
Natura 2000 à Chizé. Pour développer ces travaux, le doctorant sera appuyé par plusieurs membres de l’UMR :
F. Bretagnolle (Pr, biodiversité et écologie génétique), B. Chauvel (CR, biodiversité, agronomie), C. Délye (CR,
biologie moléculaire), V. Le Corre (CR, flux de gènes, métapopulation) et H. Darmency (DR, biologie des
populations). Il bénéficiera aussi de l’accueil des équipes de différentes disciplines collaborant sur le site atelier
de Chizé, notamment pour l’étude spatialisée et la diversité faunistique.
Insertion du sujet dans le schéma stratégique 2004-2007
Si on ne considérait que la partie concernant la caractérisation de l’espèce et de ses populations soumises aux
pressions anthropiques conduisant au fractionnement de l’habitat, le sujet contribuerait au CT2, OP3. Nous
avons cependant l’ambition de dépasser ce cadre en abordant l’écologie fonctionnelle du bleuet et son rôle
comme indicateur de biodiversité qui s’insère dans le CT3, OP1.