Axe 4 : Ecologie chimique dans un environnement changeant

 

Responsables

  • Virginie Baldy (Marseille)
  • Geneviève Chiapusio (Montbéliard)
  • Alexandra Magro (Toulouse)
  • Lise Roy (Montpellier)

 

4.1 Contexte et problématique

Les écosystèmes marins et continentaux sont soumis à une augmentation de l’intensité, de la diversité et du rythme des changements environnementaux, notamment en relation avec des activités humaines croissantes depuis la fin du 19ème siècle (e.g. changement climatique, pollutions, surexploitation des ressources naturelles, invasions biologiques). Une question de recherche majeure concerne la compréhension des mécanismes qui permettent aux processus d’acclimatations et d’adaptation de se mettre en place en réponse à ces changements. Nous savons qu’en réaction à un stress, un des mécanismes d’acclimatation et/ou d’adaptation est la modification de la physiologie des organismes et en particulier une altération des voies métaboliques conduisant à la formation des métabolites secondaires. Puisque certaines de ces molécules sont impliquées dans les phénomènes de médiations chimiques, les relations inter- et intraspécifiques peuvent s’en trouver affectées. De plus, certains contaminants sont susceptibles d’interagir directement avec certains métabolites secondaires et de modifier indirectement ces relations.

Cependant, dans la mesure où la diversité et le rôle écologique des composés secondaires sont encore mal connus, les conséquences du changement global sur le métabolome des espèces et sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes sont loin d’être établies pour tous les compartiments de la biosphère. Elles peuvent varier selon le type d’espèces, le milieu qu’elles colonisent (environnement terrestre, d’eau douce et marin), le type de molécules et l’intensité du changement.

Afin de mieux comprendre l’impact de ces différents stress et pressions sur l’évolution des espèces et la dynamique des écosystèmes, il est indispensable d’utiliser des approches globales mettant en synergie écologie, chimie et sciences de l’évolution.

 

4.2 Etat des lieux de la recherche à l’international et en France

Plusieurs laboratoires d’excellence se sont créés autour de ces questions à l’échelle internationale : par exemple, pour le milieu continental les Universités de Wageningen et de Copenhague sont parmi les pionnières en métabolomique environnementale alors que l’Université de Birmingham est parmi la plus réputée en métabolomique marine environnementale. Des chercheurs de l’Université de Barcelone parlent même d’éco-métabolomique pour répondre à des questions écologiques.

Les approches interdisciplinaires en métabolomique environnementale et/ou écologique sont encore trop rares en France et ont besoin d’être soutenues. Plusieurs laboratoires travaillant sur les effets écologiques, chimiques et évolutifs des changements globaux sur les écosystèmes continentaux (terrestre et eau douce) et/ou marins ont néanmoins initié cette démarche : on citera entre autres (i) sur la thématique de l’impact du changement climatique, l’IMBE (Marseille), le LBVpam (Saint-Etienne), ChronoEnvironnement (Montbéliard) (ii) sur la thématique de l’impact des contaminants organiques ou inorganiques sur le métabolisme, l’EPHE (Perpignan), l’ICN (Nice), l’IRBI (Tours) et le CEFE (Montpellier), (iii) concernant les effets des invasions biologiques, le laboratoire AD2M de la station biologique de Roscoff et l’IRBI. Ces laboratoires sont associés à ce GDR et contribueront au développement de l’axe 4.

 

4.3 Objectifs spécifiques de l’axe

– Analyser les effets des changements de ressources (e.g. nutriments) et des contaminants sur le métabolisme et sur les médiations chimiques en général.
– Promouvoir une approche intégrative pluridisciplinaire pour l’étude de l’impact des changements globaux sur la structure et le fonctionnement des écosystèmes (e.g. réseaux trophiques).
– Favoriser la prise en compte des médiations chimiques dans la compréhension des processus d’invasions biologiques.

 

4.4 Quelques références bibliographiques

– Alien biomolecules: a new challenge for natural product chemists. Mollo, E., Cimino, G., Ghiselin, M.T. 2015. Biological Invasions, 17: 941-950
– Ecological metabolomics: overview of current developments and future challenges. Sardans, J., Peñuelas, J., Rivas-Ubach, A. 2011. Chemoecology, 21 (4): 191-225
– The integrative roles of plant secondary metabolites in natural systems: a synthesis. Iason, G. R. Dicke, M., Hartley, S.; The ecology of plant secondary metabolites. Cambridge. 2012. 1-9.
– Plant secondary metabolites: a key driver of litter decomposition and soil nutrient cycling. Chomel M., Guittonny-Larchevêque M., Fernandez C., Gallet C., Desrochers A., Paré D., Jackson B., Baldy V. 2016. (Review) Journal of ecology 104: 1527–1541

Mots clefs : Invasions biologiques, acclimatation / adaptabilité, voies métaboliques, approches intégratives, Contaminants.