Thème ADAPT - Ecologie des interactions plantes-insectes et évolution des adaptations chez les plantes

Contexte et enjeux

Les plantes à fourmis, les plantes carnivores ou encore les plantes à réservoir d’eau poussent le plus souvent sous les tropiques dans les milieux pauvres en nutriments assimilables et temporairement inondés. Elles ont développé, en réponse au stress du milieu, des adaptations spectaculaires qui leur permettent de se défendre et/ou se nourrir par les fourmis, ou bien de se nourrir d’insectes proies ou encore d’assimiler les nutriments dérivant de tout un micro-écosystème aquatique. Ces plantes spécialisées offrent des exemples édifiants d’ingéniosité pour attirer ou leurrer les insectes. Elles hébergent toute une biodiversité pour laquelle elles sont bien souvent des espèces clefs de voute. Si leur extrême spécialisation en fait également des modèles d’étude pertinents pour comprendre l’évolution développementale des plantes, elle les rend aussi potentiellement vulnérables aux changements environnementaux.

Objectifs

Le but de nos recherches est donc de (1) comprendre le fonctionnement des structures spécialisées à l’interface plante-insecte, (2) tester leur caractère adaptatif, (3) évaluer leur plasticité et leur performance face aux changements environnementaux et (4) retracer leur origine et leur diversification au cours du développement et de l’évolution.

Approche

  •  Les mécanismes fins des structures à l’interface plante-insecte intervenant dans l’attraction, la capture et la nutrition sont abordés par des approches physico-chimiques et isotopiques (flux azotés).
  •  On teste le caractère adaptatif de ces structures en évaluant leurs effets sur les performances de la plante. Sont également abordés les « dilemmes écologiques » de la plante dans l’allocation des ressources à ses différentes fonctions et sa réponse architecturale à ces conflits potentiels (e.g. dilemme nutrition/pollinisation chez une carnivore : « risque de manger ses propres pollinisateurs »).
  •  La plasticité des plantes et de leurs structures spécialisées aux insectes est évaluée grâce à des expérimentations en stress contrôlé et des transplantations.
  •  Des phylogénies moléculaires visent à reconstruire l’histoire évolutive de ces structures au sein d’une lignée et de retrouver, grâce à une approche comparative, les conditions écologiques dans lesquelles elles sont apparues.

Ce programme s’appuie sur notre longue expérience d’écologues en forêts tropicales. Il se focalise sur deux pôles géographiques et « hot-spots » de diversité que sont la Guyane et l’île de Bornéo et sur deux familles de plantes à réservoirs/urnes, les broméliacées et les nepenthacées et plusieurs genres de plantes à fourmis.

Résultats attendus

  •  Elucidation des mécanismes fonctionnels à l’interface plantes-insectes.
  •  Nature mutualiste/parasite des interactions et impact des structures sur la fitness de la plante.
  •  Traçage des flux azotés et des mécanismes de nutrition des plantes.
  •  Evaluation de la plasticité des plantes et de leur résistance aux changements environnementaux.
  •  Reconstruction de l’histoire évolutive des plantes et de leurs traits morpho-fonctionnels.

Projets

Acronyme Intitulé Durée
CARNIVESPUn piège végétal sélectif pour le frelon asiatique ? 2016 - 2016
DIAMONDDissecting and monitoring amazonian diversity2016 - 2019
DROUGHTFunctional diversity and response to drought in tropical forests 2016 - 2019
FUN-BROMAre bromeliad roots absorptive? A preliminary study on fungal association in bromeliads2015 - 2016
FUNCTIONALWEBSDiversité fonctionnelle des réseaux trophiques: le lien entre écologie, physiologie et biogéographie2015 - 2018
PRONUTReconsidering protective ant-plant mutualisms from2014 - 2015
AMAZOMICSGenomics of adaptation in Amazonian ecosystem2012 - 2015
BIOHOPSYSBiodiversity and dynamic interactions in multiple host-parasite systems2012 - 2015
RAINWEBSWhat will happen if the rainforests dry up? Climate change and food webs along a latitudinal gradient2012 - 2016
CARNIBIOPStructure, fonction et diversité des biopolymères géants qui piègent les insectes chez les plantes carnivores du genre Nepenthes2010 - 2010

Publications majeures

Toutes les publications
  • Gaume L., Bazile V., Huguin M. & Bonhomme, V., 2016. Different pitcher shapes and trapping syndromes explain resource partitioning in Nepenthes species. Ecology and Evolution, 6: 1378–1392. [Lien éditeur]
  • Bazile V., Le Moguédec G., Marshall D.J., Gaume L., 2015. Fluid physico-chemical properties influence capture and diet in Nepenthes pitcher plants. Annals of Botany, 115 (4): 705-716 [Lien éditeur]
  • Leroy C., Carrias J-F., Corbara B., Pélozuelo L., Dézerald O., Brouard O., Dejean A., Céréghino R., 2013. Mutualistic ants contribute to tank-bromeliad nutrition. Annals of Botany 112: 919-926 [Lien éditeur]
  • Bazile V., Moran J.A., Le Moguédec G., Marshall D.J., Gaume L., 2012. A carnivorous plant fed by its ant symbiont: a unique multi-faceted nutritional mutualism. PloS ONE, 7 (5): e36179 [Lien éditeur]
  • Bonhomme V., Pelloux-Prayer H., Jousselin E., Forterre Y., Labat J.-J., Gaume L., 2011. Slippery or sticky? Functional diversity in the trapping strategy of Nepenthes carnivorous plants. New Phytologist, 191: 545–554 [Lien éditeur]
  • Leroy C., Séjalon-Delmas N., Jauneau A., Ruiz-Gonzalez M-X., Gryta H., Jargeat P., Corbara B., Dejean A., Orivel J., 2011. Trophic mediation by a fungus in a tripartite ant-plant mutualism. Journal of Ecology 99: 583-590 [Lien éditeur]
  • Di Giusto B., Bessière J.-M., Guéroult M., Lim L.B.L., Hossaert-McKey M., Marshall D.J., Gaume L., 2010. Flower-scent mimicry masks a deadly trap in the carnivorous plant Nepenthes rafflesiana. Journal of Ecology, 98: 845-856. [Lien éditeur]

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