Axe 1 : Ecologie chimique et évolution

 

Responsables 

  • Jean-Claude Caissard (St Etienne)
  • Catherine Leblanc (Roscoff)
  • Doyle McKey (Montpellier)
  • Magali Proffit (Montpellier)

 

Les métabolites spécialisés jouent un rôle central dans la mise en place et le maintien des interactions entre individus de la même espèce ou d’espèces différentes.  Dans les milieux terrestre et aquatique, ils agissent par exemple, sur les interactions entre plantes, sur la communication entre individus de la même espèce chez les arthropodes ou chez les mammifères, ou entre plantes et arthropodes, ou encore à d’autres niveaux sur la structuration des communautés et sur l’utilisation des plantes par les êtres humains. Ces métabolites spécialisés, qu’ils soient produits dans les organismes ou émis dans l’environnement vont contribuer à la survie et la reproduction des espèces. De ce fait, ces métabolites sont impliqués dans de très nombreux mécanismes évolutifs : spéciation, adaptation, convergence, co-évolution, domestication, etc. Ces mécanismes évolutifs peuvent être observés à toutes les échelles du vivant, des plus grandes, comme celles des espèces, des populations et des communautés, aux plus fines, cellulaires ou moléculaires. Certains modèles d’études, comme l’odeur du riz par exemple, intègrent d’ailleurs différentes échelles spatio-temporelles en se fondant sur des données biogéographiques, historiques, génotypiques et génomiques pour expliquer l’évolution et la domestication des espèces agronomiques.

Grâce au séquençage des génomes et au progrès des analyses métaboliques, des études de biodiversité et de voies de biosynthèse permettent de mettre en évidence certains mécanismes évolutifs sous-jacents. Les phénomènes de perte de fonction, de duplication, de néo-fonctionnalisation ou de sub-fonctionnalisation des gènes peuvent conduire à des modifications fonctionnelles d’enzymes, et à la biosynthèse de nouveaux métabolites ou à des modulations importantes de leurs quantités voire à leur perte. Ces modifications peuvent avoir un impact immédiat et rapide sur la valeur adaptative ou fitness de l’organisme et sur la reconnaissance signaux/récepteurs, avec des impacts sur ses interactions avec ses partenaires ou ennemis. Une plante peut ainsi changer de pollinisateur en très peu de générations ou devenir résistante à un pathogène, tout comme un insecte s’adapter à un nouvel hôte. De la même façon, la pression de sélection exercée par l’homme durant la domestication peut conduire à des modifications drastiques des teneurs en métabolites spécialisés chez les plantes sélectionnées, les rendant même souvent plus sensibles à certains agents pathogènes. Ces changements peuvent conduire à plus long terme à la genèse de nouvelles espèces, ou modifier durablement les interactions écologiques et l’équilibre d’un écosystème.

 

Références :

Becerra, J. X., Noge, K., & Venable, D. L. (2009). Macroevolutionary chemical escalation in an ancient plant-herbivore arms race. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(43), 18062–18066. http://doi.org/10.1073/pnas.0904456106

Hamberger, B., & Bak, S. (2013). Plant P450s as versatile drivers for evolution of species-specific chemical diversity. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 368, 1-16. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2012.0426

Lassance, J. M., Lienard, M. A., Antony, B., Qian, S., Fujii, T., Tabata, J., et al. (2013). Functional consequences of sequence variation in the pheromone biosynthetic gene pgFAR for Ostrinia moths. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(10), 3967–3972. http://doi.org/10.1073/pnas.84.21.7585

Schiestl, F. P., & Johnson, S. D. (2013). Pollinator-mediated evolution of floral signals. Trends in Ecology & Evolution, 28(5), 307–315. http://doi.org/10.1016/j.tree.2013.01.019

 

Mots-clés : Interactions bioculturelles, écologie chimique de la spéciation, adaptation et convergence évolutive