Génomique écologique de l'adaptation locale chez le pin maritime (Pinus pinaster)

Abstract

Dans le contexte actuel de changement global, les écosystèmes naturels mondiaux sont menacés. Des prédictions montrent que le changement climatique causera une perte de valeur économique des forêts européennes de 21 à 50% d’ici 2071-2100. En France, la région Nouvelle-Aquitaine dépend de ses forêts, qui occupent 34% du territoire. Le pin maritime (Pinus pinaster) est d’une importance cruciale pour la région dont il représente 40% de la ressource en bois. Ce pin emblématique du bassin méditerranéen et de la zone Atlantique Sud-Ouest possède une distribution discontinue, rendant son adaptation génétique particulièrement intéressante.Cette thèse étudie l’adaptation génétique du pin maritime aux conditions environnementales à des échelles temporelles variées et à différents stades de vie de l’arbre.La première partie explore la susceptibilité de différentes origines de pin maritime à deux pathogènes : Armillaria ostoyae, pathogène des racines et Diplodia sapinea, pathogène systémique. Nous avons utilisé des populations de CLONAPIN, un jardin clonal représentant tous les gene-pools du pin maritime. Le H2 (héritabilité au sens large) et le Qst (différenciation génétique quantitative) de cette susceptibilité ont été estimés ainsi que ceux d’autres traits adaptatifs: la hauteur et la phénologie. La collection CLONAPIN ayant été génotypée, nous avons pu faire une étude d’association avec les traits étudiés. Enfin, des corrélations ont été établies entre les composants génétiques des traits et des variables climatiques.Pour la majorité des traits un H2 modéré a été observé, alors que le Qst élevé indique ici une forte différenciation entre populations. La susceptibilité à D. sapinea est corrélée aux fortes températures. Les SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) associés aux traits ont un faible effet génotype, signe de la nature polygénique de ces traits.La deuxième partie s’inscrit dans le projet européen GenTree, destiné à étudier l’adaptation génétique et le potentiel évolutif des populations naturelles d’arbres. Nous nous sommes intéressés aux populations de pin maritime d’Espagne, Italie et France, et de pin sylvestre (Pinus sylvestris) d’Espagne, Allemagne, Lituanie et Finlande. Vingt-cinq arbres par population ont été phénotypés pour la hauteur, diamètre, densité du bois, surface des aiguilles (SLA) et discrimination isotopique du carbone. Des graines récoltées sur les arbres phénotypés, en conservant la structure familiale, ont servi à établir des jardins en Espagne et en France pour le pin maritime et dans les quatre pays d’origine du pin sylvestre. Dans chacun des jardins, toutes les populations de l’espèce ont été plantées, de façon à mimer la régénération naturelle. Les germinations, survie et stades ontologiques ont été évalués durant un (P. pinaster) et deux ans (P. sylvestris). Nous avons estimé les valeurs de performance, qui possèdent fort un effet population, et les gradients de sélection. Ces derniers montrent l’importance des traits foliaires des arbres-mères pour P. pinaster et leur taille pour P. sylvestris.La dernière partie s’intéresse aux populations corses. Cette île a la particularité de présenter un seul gene-pool du pin maritime qui a réussi à s’adapter aux environnements très divers de ce territoire. Nous avons bénéficié de la collection PINCORSE, composée de familles issues de 33 populations corses. Ces populations ont été phénotypées sur plusieurs années pour la hauteur, et certaines aussi pour la phénologie et la discrimination isotopique du carbone. Nous avons pu estimer h2 (héritabilité au sens restreint) et le Qst de ces traits, et faire une étude d’association avec 50k nouveaux SNPs.Ces études novatrices apportent de nouvelles données sur les capacités adaptatives du pin maritime, lesquelles sont essentielles au programme d’amélioration génétique de l’espèce et aux stratégies de production et de conservation des ressources génétiques dans des environnements en plein bouleversement. .