Projet ANR-12-JSV7-0004 – FRADISYN : Populations fragmentées et syndromes dispersants : des gènes à la dynamique des métapopulations
Programme : JCJC - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (JCJC SVSE 7)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Julien COTE (Laboratoire Ecologie et Diversité Biologique)
Partenaires : Évolution et Diversité Biologique
Montant : 239995.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : Les origines de la dispersion, comportement fondamental pour la viabilité des populations en milieu fragmentéLa dispersion permet les mouvements entre petites populations isolées entre elles par la destruction et le morcellement du paysage fruits des activités humaines. Ce projet propose d’étudier les mécanismes de ce comportement complexe, produit des interactions entre les conditions environnementales et les conditions internes des individus.
Les mécanismes adaptatifs réduisant l’isolement spatial produit par la fragmentation des habitatsLa fragmentation des habitats transforme un large habitat en petites parcelles d’habitat isolées entre elles et réduit ainsi la viabilité des espèces. En effet  l’isolement réduit les mouvements entre parcelles et donc le sauvetage des populations proches de l’extinction. Ce projet a pour but de comprendre l’origine de la dispersion entre habitats. En particulier, les individus d’une espèce varient par leur phénotype créant diverses stratégies de dispersion. Comprendre l’origine de ces variations est essentielle pour appréhender la dynamique des populations fragmentées.
Les déterminants génétiques des syndromes dispersants mesurés dans des populations expérimentalesCe projet utilise un système de populations expérimentales de lézards vivipares connectées pour mesurer la dispersion au sein d’un paysage fragmenté. Cette approche expérimentale permet de mesurer de nombreux traits phénotypiques, de collecter des échantillons génétiques et de connaitre les décisions de dispersion pour l’entièreté des individus. Cela permettra d’identifier les traits phénotypiques spécifiques des dispersants, en particulier les traits comportementaux, et d’étudier les polymorphismes de séquence et d’expression des gènes impliqués dans ces traits.
Résumé de la soumission : La perte et la fragmentation de l’habitat sont des menaces majeures affectant plus de 85% espèces terrestres en danger and donc menaçant la biodiversité. Par exemple, 40% du couvert forestier initial a été perdu à cause des activités humaines. Le problème de la perte d’habitat est empiré par la fragmentation des habitats qui résulte en des sous-populations petites et isolées avec des possibilités de dispersion réduites. Les populations fragmentées suivent une dynamique de métapopulation qui dépend des extinctions locales, de la dispersion vers des parcelles localement éteintes (colonisation) et vers des parcelles existantes (renforcement). La dispersion réduite peut empêcher la recolonisation de parcelles d’habitat dans lesquelles les sous-populations sont éteintes, ayant pour conséquences des extinctions stochastiques locales et finalement globales. La fragmentation de l’habitat affecte donc la présence des espèces par l’isolation des parcelles d’habitat. Dans FRADISYN, nous étudions les processus de dispersion, le mécanisme adaptatif permettant de connecter les parcelles et ainsi aux espèces de surmonter l’isolation spatiale. Nous avons pour but d’intégrer la variabilité interindividuelle les décisions de dispersion, une récente avancée de la théorie de la dispersion, dans la dynamique des populations fragmentées. Une telle variabilité interindividuelle provient de la variabilité des traits phénotypiques déterminant le succès des individus dans diverses conditions écologiques, et en retour, produisant les différences entre individus de sélection d’habitat. Ces associations entre phénotype et préférence d’habitat, nommés syndromes dispersants, vont affecter la dynamique des métapopulations. Nous prédisons que la colonisation et le renforcement sont faits par des individus aux syndromes différents. Nous avons pour but d’étudier expérimentalement, pour la première fois, l’hétérogénéité des syndromes dispersants, en explorant les relations entre traits phénotypiques et préférences d’habitat, entre préférences d’habitat et valeurs adaptatives et les mécanismes produisant et maintenant l’hétérogénéité des syndromes dispersants. Notre projet utilisera une approche intégrative utilisant des analyses moléculaires, comportementales et modélisatrices. Nous allons d’abord quantifier les relations entre préférences d’habitat et types comportementaux, des traits phénotypiques impliqués dans les décisions de dispersion. Nous étudierons ensuite 1) le rôle du polymorphisme de séquence et d’expression de gènes impliqués dans les molécules neurologiques dans la production de ces relations, 2) l’héritabilité, la constance et les effets sur la performance des syndromes dispersants pour expliquer leur maintenance. Finalement, nous intégrerons les résultats de ces tâches dans la dynamique des métapopulations avec des approches expérimentales et modélisatrices. Le succès de FRADISYN nécessite une diversité de connaissances apportées par une équipe de jeunes chercheurs de deux laboratoires (EDB et SEEM) et un système unique et innovateur de métapopulations expérimentales disponible à SEEM. Ce projet va relier la connaissance et les capacités techniques des deux laboratoires pour développer le lien entre écologie des populations, comportementale et évolutive. Vu l’importance de la dispersion dans la capacité d’adaptation aux environnements changeants, il est nécessaire d’adopter une vision plus intégrative des processus de dispersion pour comprendre comment, après une fragmentation, les espèces peuvent surmonter l’isolation entre parcelles d’habitat pour augmenter la connexion au sein du paysage. FRADISYN propose une approche innovatrice qui intègre explicitement la variation phénotypique au sein d ‘une espèce dans la modélisation de la dynamique de populations fragmentées. Nous pensons que nos résultats seront d’un grand intérêt pour les communautés scientifiques et qu’ils seront publiés dans des revues de haut niveau.
Résultats : Nous avons identifié des caractéristiques phénotypiques des dispersants, comparés aux résidents, qui varient avec les causes environnementales de la dispersion tels que la longueur de la queue seulement chez les dispersants fuyant un habitat maternel avec un risque de prédation ou des préférences natales pour des températures moins élevées chez les dispersants quittant des conditions climatiques plus chaudes. Ces relations avec le comportement de dispersion s’expliquent une diminution des coûts ou une augmentation des bénéfices de la dispersion.
Perspectives : Ces relations sont essentielles dans la prédiction des conséquences d’une fragmentation du paysage et du réchauffement climatique. Ces résultats montrent que les individus permettant les connections entre parcelles d’habitats suite à une fragmentation peuvent être différents selon les causes de ces mouvements. Cela peut créer une distribution spatiale hétérogène du phénotype dans un paysage fragmenté, particulièrement lors d’un réchauffement climatique. Ces deux changements globaux peuvent donc changer la ‘qualité’ des dispersants sans en changer leur quantité.
Publications et brevets : Bestion, E., Teyssier, A., Aubret, F., Clobert, J. & Cote, J. 2014 Maternal exposure to predator scents: offspring phenotypic adjustment and dispersal. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 281.
Dans cette étude, nous avons étudié si l’exposition des mères à l’odeur de prédateur durant la gestation pouvait changer le phénotype et le comportement de dispersion des jeunes. Les juvéniles provenant des femelles soumises à l’odeur de prédateur avaient de plus longues, passaient moins de temps à thermoréguler et dispersaient plus. Ces modifications correspondent à des stratégies de défense contre les prédateurs. De plus, les dispersants possédaient des queues plus longues que les résidents quand les mères ont été maintenues avec une odeur de prédateur ce qui permettrait de réduire les risque de prédation lors du mouvement entre habitats. Les effets maternels permettent donc de préparer les nouveau-nés aux risques présents dans leur habitat natal.