Associated International Laboratory BioSensib LIA 647

Composition de l'équipe

Directeur de Recherche

- Dr Céline LE BOHEC

Ingénieur de Recherche

- M. Gaël BARDON

Doctorant(e)

- M. Téo BARRACHO

Activities

Banquise au large de la base en Terre Adélie © V. Planas-Bielsa (IPEV/CNRS/CSM) Opérations de ravitaillement de la station de recherche de Dumont D’Urville (Terre Adélie) © C. Cornec (IPEV/CNRS/CSM) Marquage à distance d’un manchot empereur avec de la teinture pour cheveux, pour pouvoir le suivre visuellement au cours de son cycle de reproduction (Archipel de Pointe Géologie, Terre Adélie) © M. Boureau (IPEV/CNRS/CSM) Enregistrements acoustiques de manchots empereurs (Archipel de Pointe Géologie, Terre Adélie) © F. Olivier (JDP/IPEV/CNRS/CSM) Marquage de manchot avec insertion de transpondeur © T. Vergoz (IPEV/CNRS/CSM) De gauche à droite : M. Téo Barracho (Doctorant), Dr Céline Le Bohec (Directeur de Recherche), Dr Gaël Bardon (Ingénieur de Recherche). © CSM

L'équipe de Biologie Polaire a pour objectif de déterminer les processus écologiques et évolutifs qui façonnent les populations. Il s’agit notamment d’élucider les mécanismes d’adaptation des organismes face aux contraintes de leur environnement et de mettre en évidence les limites de cette capacité d’adaptation. Les recherches de ce Département, issu d’un Laboratoire International Associé BioSensib (LIA 647) créé en 2010 entre le Centre Scientifique de Monaco (CSM) et le CNRS-IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien de Strasbourg, UMR7178) et basé sur le Programme 137 de l’Institut Polaire Paul-Emile Victor (IPEV), portent principalement sur les prédateurs marins, et notamment les manchots subantarctiques et antarctiques. Au-delà de la réponse de leurs populations au changement climatique, un objectif majeur à long terme du Département est donc de prévoir comment leurs populations vont évoluer notamment en fonction des scénarios climatiques projetés. Ces modèles prédictifs nous informeront sur l’évolution de la composante biologique de l’océan Austral et nous permettront à terme de mettre en place des stratégies de conservation et de gestion durables de la biodiversité et des ressources naturelles. Seule une approche pluridisciplinaire peut permettre de progresser dans ce questionnement.
L’obtention de données non biaisées par le marquage individuel des animaux suppose des innovations méthodologiques dans la mesure où nous avions montré, dans un article publié dans Nature en 2011 (Saraux et al. 2011), que la méthode classique de marquage des manchots par le baguage à l’aileron réduisait de 16% la survie des adultes sur dix ans et de 41% leur succès reproducteur. Par ailleurs, pour pouvoir extrapoler l’évolution de l’ensemble des populations d’une espèce à partir d’une seule colonie d’étude, une bonne compréhension de sa dynamique de population est nécessaire, et il est également important de connaître les échanges éventuels avec les autres colonies et leur propre dynamique. Les données génomiques permettent de reconstituer le passé démographique des populations et ainsi de mieux comprendre les facteurs les plus déterminants de l’évolution de ces populations.

Les changements rapides et globaux des conditions environnementales actuelles et à venir devraient se traduire par une forte évolution des composantes biologiques des populations et de leur distribution spatiale. L’impact des changements engagés sera d’autant plus important sur les populations que leurs capacités et leurs réponses adaptatives sont moindres ou trop lentes. Face à de nouvelles pressions sélectives imposées par les changements globaux actuels, les populations peuvent répondre de 2 manières différentes : soit elles restent dans leur environnement et s’adaptent, soit elles émigrent. Dans le premier cas, elles disposent de la plasticité phénotypique sans altération génétique, ou au contraire elles connaissent des modifications du génome au cours de processus microévolutifs. Le deuxième moyen est une mobilité géographique des individus de manière à émigrer vers des régions à l’environnement plus favorable. De tels mouvements, également assimilable à une plasticité comportementale, ne sont pas sans effet et peuvent dans certains cas entraîner une extinction locale de la population. Évaluer l’importance relative de chacun des trois processus adaptatifs observés et de leur combinaison potentielle est donc essentiel. Comprendre leur implication dans la dynamique spatio-temporelle des populations est indispensable et apportera une meilleure connaissance des processus évolutifs et écologiques qui façonnent les populations.
L’objectif majeur, actuel du Département de Biologie Polaire est donc de déterminer dans quelle mesure, et de quelle façon, la variabilité individuelle permet aux populations de prédateurs supérieurs de s’ajuster aux changements de leur environnement. Nous chercherons également à identifier quels sont les mécanismes (plasticité phénotypique et/ou microévolution) à l’origine de la variabilité et des modifications des traits phénotypiques. À terme, les stratégies adaptatives seront caractérisées au moyen d’analyses prospectives et rétrospectives qui permettent de définir des gradients de sélection sur ces traits phénotypiques en tenant compte de la variabilité temporelle de ces traits.
Répondre à ces questions requiert tout d’abord d’avoir à disposition des informations détaillées sur des cohortes de plusieurs centaines d’individus suivis tout au long de leur vie et sur plusieurs générations. Peu d’études sont aujourd’hui disponibles et capables de répondre à cette exigence de long terme, d’effectifs statistiquement significatifs, d’homogénéité des données et du détail. Or, la fiabilité des résultats obtenus et des modèles prédictifs proposés est à ce prix. Le développement de méthodologies innovantes par l’utilisation de nouvelles technologies pour étudier la dynamique spatio-temporelle des populations (systèmes d’identification par radiofréquence RFID, systèmes embarqués – microloggers ou rovers, etc.) est donc un élément clef du Département de Biologie Polaire. Ces technologies permettent en effet de limiter les manipulations sur les individus et donc l’impact des biais induits, tout en ouvrant de nouvelles perspectives de recherche en écologie évolutive. De plus, le Département de Biologie Polaire se propose de développer des outils d’analyses mathématiques et statistiques performants, qui, entre autres et à termes, permettront d’intégrer la composante spatiale dans des modèles démographiques ou de distinguer l’origine de la variabilité au sein d’une population. Ces modèles devraient donc nous permettre de mieux comprendre les liens existants entre les modifications survenant dans l’environnement et les trajectoires de ces populations, et d’aborder des questions fondamentales de biologie évolutive en établissant des prédictions sur l’évolution des traits d’histoire de vie des populations. De telles informations sont capitales pour la mise en place des stratégies de conservation et de gestion durables de la biodiversité et des ressources naturelles de ces régions polaires fragiles.
Outre la continuation des suivis à long terme du Département de Biologie Polaire, l’objectif est également de débuter un projet de biologie comparée en abordant de façon interdisciplinaire l’étude des mécanismes de résistance et d’adaptation des organismes aux stress environnementaux, et de chercher à comprendre les effets de l’état nutritionnel des organismes soumis à divers stress nutritionnels. Ce projet transversal entre les différents Départements du CSM, qui s’inscrit dans le développement du Réseau Thématique Pluridisciplinaire International NUTrition et RESistance aux Stress environnementaux (RTPI NUTRESS codirigé par Céline Le Bohec et Christine Ferrier-Pagès) en partenariat avec les Départements de l’IPHC (CNRS/Université de Strasbourg), permettra de travailler en parallèle sur ces mécanismes :

les chordés, oiseaux (et plus particulièrement trois espèces de manchots) et mammifères (notamment le modèle de laboratoire souris : xénogreffes de tumeurs, souris obèses, souris soumises à des régimes alimentaires hyper ou hypocaloriques) et
les cnidaires (coraux constructeurs de récifs).