sujet 2012- 41 - Aix

Proposition de Stage de Master 2
Master d'Océanographie - Spécialité BEM
Titre: Plasticité phénotypique et évolution de la résistance au stress thermique
Directeurs(s) et coordonnées (adresse, téléphone, email) Mathias GAUDUCHON, MIO, UMR CNRS 7294, UM 110 ‐ Aix‐Marseille Université (Bât. TPR1; 4ème étage; mathias.gauduchon@univ‐amu.fr) Jean‐Christophe POGGIALE, MIO, UMR CNRS 7294, UM 110 ‐ Aix‐Marseille Université (Bât. TPR1; 4ème étage; jean‐christophe.poggiale@univ‐amu.fr) Bref descriptif du sujet et de son objectif Ce stage de Master 2 s'inscrit dans le cadre de l'ANR ADACNI « Processus adaptatifs chez
les cnidaires : étude intégrative de la réponse au stress thermique et au changement
climatique, des gènes aux populations ». Ce projet ANR combine plusieurs approches d'étude
de la réponse adaptative de différentes espèces de cnidaires confrontées à des stress
thermiques d'ampleurs et de natures diverses. Outre un volet principal expérimental, le projet
incorpore un axe important de modélisation.
La plasticité phénotypique reflète la variabilité des phénotypes qu'un organisme peut
développer en fonction de conditions environnementales différentes, sans que cette variabilité
ait une origine génétique. La plasticité de la résistance aux stress thermiques est un
phénomène connu qui amène des organismes à répondre de manière différenciée à des
augmentations ou diminutions de température. Plus précisément, ces variations dans la
réponse, pouvant aller d’un simple ralentissement de la croissance jusqu’à la mort de
l’organisme, peuvent être modélisées par une norme de réaction, fonction qui quantifie la
manière dont un certain trait d’histoire de vie est affecté par la température du milieu. Outre le
simple degré moyen de résistance qui peut varier, la norme de réaction peut définir de
manière plus complexe des stratégies par exemple spécialisées sur une gamme de
températures restreinte, ou au contraire des stratégies généralistes permettant aux organismes
de survivre dans un spectre plus large de températures.
Des expérimentations récentes ont pu montrer que l’« histoire » des températures vécues par
un organisme pouvait modeler, au cours de sa vie, cette norme de réaction. Ainsi, un
organisme soumis à de multiples stress thermique peut voir son degré de résistance à la
température augmenter. En ce qui concerne les cnidaires, il est de plus avéré que ces
caractères acquis peuvent être hérités (au moins partiellement) par effet maternel, se
transmettant ainsi de génération en génération.
Dans la problématique mondiale de réchauffement climatique, les cnidaires constituent un
exemple d’espèces déjà touchées de manière substantielle, comme le montre par exemple le
phénomène bien connu du blanchiment du corail. L’effet peut englober une décroissance des
tailles de population, mais également une diminution de la biodiversité. Il s’avère par ailleurs
dans de nombreux cas que l’impact sur les organismes dépend non seulement du changement
de la température moyenne mais aussi de la vitesse de ce changement et plus généralement de
la dynamique et des fluctuations de la température. Dans ce contexte, la plasticité de la
réponse au stress thermique apparaît comme un mécanisme pouvant jouer un rôle central dans
le devenir de ces populations.
Pendant ce stage, l’étudiant cherchera à répondre à deux volets de questions :
Des questions « écologiques » : Comment différents scénarios de changement climatique
affectent la diversité d’une population de cnidaires, en liaison avec la plasticité de la
résistance thermique ? Dans une population comportant une certaine variabilité de résistance
au stress thermique, la plasticité jouera-t-elle un rôle plutôt facilitateur ou au contraire aura-telle tendance à réduire la diversité ? On envisagera des scénarios climatiques d’augmentation
continue de la température jusqu’à différents niveaux, mis en contraste avec des scénarios de
fluctuations importantes de la température. Cette partie sera basée sur des modèles de
dynamiques de populations.
Des questions « évolutives » : Si la plasticité phénotypique construit pour un individu son
phénotype de résistance à la température en fonction de son « histoire environnementale », ce
phénotype est bien évidemment également élaboré en fonction d’un certain déterminisme
génétique, à travers un trait adaptatif qu’on pourrait qualifier de « degré de résistance basal ».
De quelle manière pourrait-on alors décrire l’évolution de ce trait ? Dans quelle mesure la
plasticité phénotypique interviendrait-elle dans la détermination de cette évolution ? Cette
partie sera basée les développements de la théorie de la dynamique adaptative.