Projet ANR-12-BSV7-0016 – SEC-PRIME² : Trade-off between SECondary and PRImary MEtabolism in MEditerranean forest under climate change
Programme : Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc SVSE 7) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Catherine FERNANDEZ (Institut Méditerranéen de Biodiversité et d'Ecologie)
Partenaires : Institut de Biosciences et de Biotechnologies D’Aix-Marseille; GSE Geochimie des Sols et des Eaux; Institut Méditerranéen de Biodiversité et d'Écologie Marine et Continentale; Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement
Montant : 659984.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Les effets du changement climatique annoncé concernent particulièrement la région méditerranéenne car celle-ci est déjà fortement influencée par le déficit de précipitations en été. La réponse de la végétation aux événements climatiques extrêmes, notamment aux périodes de sécheresse prolongées, évènements qui devraient voir leur occurrence s’accroître dans les décennies à venir, est cependant encore mal renseignée, du fait de la difficulté de simuler expérimentalement en vraie grandeur leur impact sans introduire de biais notoires.
La réponse des végétaux à ces changements climatiques est envisagée ici au niveau de leur métabolisme primaire et secondaire en s’appuyant sur un dispositif expérimental original d’exclusion de pluie et également sur l’adaptation et l'utilisation d’un modèle générique du fonctionnement de l’écosystème.
Les métabolites secondaires des végétaux (PSMs) sont des composés de faible poids moléculaire présentant une remarquable diversité structurale. Leurs fonctions écologiques vont de la défense contre les prédateurs, à l’adaptation à différents facteurs environnementaux (e.g. changement de température, épisodes de pollution ou de sécheresse).
L’influence de la sécheresse sur la production de PSMs a pu être démontrée à différentes reprises permettant ainsi d’envisager l’utilisation de cette production de PSMs pour évaluer le niveau de stress causé à un végétal donné par un déficit hydrique particulier. Les réponses restent cependant particulièrement variables selon l’espèce envisagée, les groupes de PSMs étudiés ou encore les modalités du stress subi. Il est alors nécessaire, si l’on veut mieux comprendre l’impact du changement climatique sur ces processus, d’étudier (i) comment les allocations de ressources à ces défenses chimiques peuvent être modifiées par ces modifications climatiques, (ii) comment ces modifications qualitatives et quantitatives affectent la productivité primaire, la biodiversité via les phénomènes allélopathiques et la décomposition des litières, un processus clé du fonctionnement écosystémique, iii) l’impact de cet investissement dans les PSMs sur le bilan de carbone à l’échelle de l’écosystème et régionale.
C’est l’objectif du programme SEC-PRIME2 qui s’inscrit ainsi dans une problématique générale d’étude de la réponse, en termes de fonctionnement, de biodiversité et de bilan de carbone, des écosystèmes forestiers méditerranéens à l’aridification prévue par les modèles climatiques.
L’originalité réside ici dans le couplage entre une approche centrée sur les PSMs, en tant que molécules de défense permettant une adaptation à des stress environnementaux et une approche centrée sur l’acquisition des ressources par la plante, elle-même susceptible, par feedback, d’influencer son métabolisme primaire et secondaire, et par voie de conséquence les processus de décomposition des litières ou encore la biodiversité.
L’hypothèse mise en avant est celle d’un impact en cascade de l’augmentation de la sècheresse, affectant d’abord le métabolisme primaire, ensuite le métabolisme secondaire par un accroissement des PSMs dans les feuilles et en conséquence dans la litière. Enfin, la remise à disposition des ressources peut à son tour affecter à nouveau la balance métabolisme primaire vs métabolisme secondaire et à une échelle plus globale le bilan de carbone de l'écosystème. 
Le modèle choisi est la forêt de Quercus pubescens, se situant souvent dans des zones de transitions bioclimatiques et étant ainsi particulièrement sensible aux changements climatiques. Une station expérimentale, nommée O3HP équipée notamment de passerelles à hauteur de canopée et d’un système dynamique d’exclusion partiel de pluie va permettre de mettre en place les protocoles expérimentaux prévus. Il s’agira in fine de tester la vulnérabilité du Chêne pubescent et de prévoir les éventuelles substitutions d’espèces ainsi que les modifications fonctionnelles de l’écosystème engendrées par les changements climatiques à venir.