Sujet de thèse : Ecologie des Phytophthora en forêts Néotropicales
Contexte et les enjeux :
Les forêts néotropicales offrent une diversité considérable d’espèces d’arbres, à la fois à l’échelle locale et régionale (Steege et al. 2013). Cette extraordinaire diversité reste encore source de nombreux inventaires et ces communautés d’arbres abritent une diversité microbienne largement aussi considérable mais très peu étudiée. Les facteurs qui sous-tendent la distribution des ces espèces végétales sont par conséquent peu connus et le rôle relatif que jouent la biogéographie, les facteurs abiotiques, et biotiques dans la limitation des distributions des espèces de plantes reste un sujet de discussion. En particulier, l’amplitude de la diversité fongique et des ennemies microbiens naturels, comme les Phytophthora, ainsi que leur degré d’interaction avec les arbres hôtes restent obscures (Schimann et al. soumis).
Le présent sujet de thèse s’inscrit dans le projet de recherche NEBEDIV (ANR blanc), qui vise à améliorer notre compréhension du rôle que joue la plante hôte dans la structuration des communautés microbiennes, et réciproquement l’influence des microorganismes dans le maintien de la diversité végétale par des relations de dépendance et d’interactions positives ou négatives. Ainsi, par des analyses, à l’échelle de la parcelle, de plus d’une centaine de communautés d’arbres à travers l’Amazonie et de leurs communautés fongiques associées, le projet NEBEDIV doit constituer une évaluation unique de la diversité de la forêt tropicale à travers de larges gradients géographiques et environnementaux. Dans ce contexte, par l’étude de différents gradients spatio-temporels, le projet de thèse vise une mise en lumière des corrélations et préférences d’hôte entre les communautés d’arbres et les Phytophthora. En effet, les Phytophthora sont des oomycètes, catégorie de microorganismes apparentés aux algues, et ils constituent une classe très importante d’agents pathogènes telluriques des plantes. Ils sont très peu étudiés en milieu tropical humide, et en particulier dans les forêts néotropicales. La thèse se propose donc d’explorer ces communautés d’Oomycètes et de déterminer si leur composition est contrôlée principalement par l’hôte ou par l’environnement. En retour, sur la base des d’hypothèses développées par Janzen (1970) et Connell (1971), la connaissance des interactions biotiques entre les arbres tropicaux et les phytophthora devrait contribuer à expliquer les patterns de distribution des plantes et la régulation négative de leur densité par les liens spécifiques potentiellement établis avec leurs ennemis naturels.
Objectifs et directions de recherche :
Ce projet de thèse adresse donc plusieurs questions: i) quelles sont les contributions relative des filtres environnementaux (habitats, climat, sol, géographie) dans la structure des communautés d’arbres ? ii) comment s’associent les communautés de phytophthora et de plantes, à différentes échelles spatiales ? iii) quels sont les réseaux d’interactions (positifs ou négatifs) entre ces deux types de communautés ? iv) la modélisation de la beta-diversité végétale peut-elle supporter l’hypothèse Janzen Connell en forêt néotropicale ?
Nous utiliserons un dispositif mis en place dans le cadre du projet ANR NEBEDIV (Natural-Enemy mediated tree Beta-Diversity across south American rain forests). Quatorze familles végétales seront étudiées dans trois habitats différents : sables blancs, « terra firma » et bas-fonds (Coll. Christopher Baraloto et Heidy Schimann, UMR EcoFoG, Kourou). A partir d’une collection de souches de Phytophthora, isolées en Guyane française, la description des différents taxa sera réalisée par typage moléculaire sur plusieurs loci. Différents marqueurs seront ainsi comparés pour les analyses phylogénétiques. Dans un second temps, une description préliminaire des communautés de phytophthora, par séquençage à haut débit, sera réalisée en utilisant les barcodes les plus informatifs, pour validation. Ce type de démarche est pour l’instant encore en développement, comme l’indique nos récents travaux (Coince et al. 2013). Après sélection définitive des marqueurs, l’étude sera élargie à l’ensemble des sites du projet NEBEDIV (Guyane, Brésil et Pérou). Les analyses de diversité des communautés de phytophthora se feront alors conjointement aux analyses phylogénétiques des arbres hôtes, à partir des racines échantillonnées sur chaque juvénile inventorié. L’exploitation des résultats permettra d’identifier les déterminants de la structure des communautés (biotique ou/et environnementaux). Cette étude sera élargie à l’analyse des réseaux d’interaction dans un contexte spatial : construction de réseaux de co-occurrence (interactions directes et indirectes, interactions positives et négatives), en collaboration avec Hélène Morlon (IBENS, ENS, UMR 8197).
Contacts et candidatures (avant le 15 juillet 2015):
Directeur de thèse : Marc Buée, DR INRA, (buee@nancy.inra.fr) et Benoît Marcais, DR INRA (marcais@nancy.inra.fr)
Financement: ANR / métaprogramme INRA Méta-omiques des Ecosystèmes Microbiens (MEM)
Coince A., Cael O., Bach C., Lengelle J., Cruaud C., Gavory F., Marcais B., Buée M. (2013). Below-ground fine-scale distribution and soil versus fine root detection of fungal and soil oomycete communities in a French beech forest. Fungal Ecology, 6 : 223-235.
Connell JH. (1971) On the role of natural enemies in preventing competitive exclusion in some marine animals. Proceedings of the Advanced Study Institute on Dynamics of Numbers in Population. Oosterbeek, Wageningen, Holland: P.J. Den Boer & G.R. Grandwell, 298–312.
Janzen DH. (1970). Herbivores and the number of Tree Species in Tropical Forests. American naturalist 104: 501–528.
Schimann H, Bach C, Lengelle J, Louisanna E, Barantal S, Murat C and Buée M. Tree selectivity of non-mycorrhizal fungal communities in Neotropical rainforest soils (soumis).
Steege, ter, H., Pitman, N.C.A., Sabatier, D., Baraloto, C., Salomão, R.P., Guevara, J.E., et al. (2013). Hyperdominance in the Amazonian tree flora. Science 342: 1243092.
