INTERACTIONS - Interactions biotiques et leurs rôles dans l’adaptation des plantes et le fonctionnement des écosystèmes

Mots clés
Interactions plantes-insectes-microorganismes
Interactions plantes-plantes
Mutualisme
Pollinisation
Nutrition
Défense
Plantes réservoirs
Plantes carnivores
Mycorhizes
Orchidées
Adaptation
Plasticité
Espèce invasive
Changement climatique
Perturbations anthropiques
Gradient environnementaux
Services écosystémiques
Ecologie des communautés
Biodiversité
Impact de l'homme

Le but de nos recherches est de comprendre le rôle des interactions biotiques dans la plasticité phénotypique et l’adaptation des plantes face aux stress environnementaux dus aux changements climatiques, aux invasions biologiques et aux perturbations anthropiques. Une attention particulière est donnée aux interactions à bénéfices réciproques, comme les mutualismes plantes-insectes-microorganismes et les processus de facilitation plantes-plantes, et à leurs rôles dans le fonctionnement des communautés et le maintien de la biodiversité. D’un point de vue global, il s’agit de mettre en évidence les effets articulés et simultanés des interactions biotiques qu’entretiennent les plantes sur le fonctionnement des écosystèmes dans leur ensemble et sur leur capacité de résilience face aux perturbations. .

A l’échelle de la plante, nos recherches sur les plantes spécialisées visent à (1) évaluer la contribution des insectes ou microorganismes partenaires à la performance des plantes notamment à travers leurs services de protection, nutrition et pollinisation, (2) caractériser les traits mis en place par les plantes en réponse aux contraintes de l’environnement, en particulier ceux liés au maintien d’une relation mutualiste ou facilitatrice avec d’autres espèces, (3) caractériser la plasticité de ces traits et les mécanismes responsables de cette plasticité (e.g. plasticité de la forme de la feuille, de la production de leurres chez les plantes carnivores).
A l’échelle de la communauté végétale, nos recherches visent à mesurer (1) l’intensité et la nature des interactions entre plantes le long de gradients de stress environnementaux (régions tropicales alpines, chronoséquences post-glaciaires), (2) le rôle des mycorhizes dans les interactions de facilitation entre plantes et dans leur faculté de recouvrement après perturbations par des infrastructures routières (France), (3) l’influence de ces gradients climatiques, pédologiques, ou anthropiques sur la diversité spécifique et fonctionnelle des communautés végétales (Mexique, Alpes françaises). (4) l’influence des décisions et activités humaines dans le fonctionnement des communautés végétales.
A l’échelle de l’écosystème, nos recherches sur les plantes à urnes (Népenthes d’Asie du Sud-Est, sarracénies d’Amérique, broméliacées d’Amazonie) qui hébergent toute une micro et entomo-faune vivante impliquée dans des interactions facilitant la nutrition de la plante et formant des micro-écosystèmes modèles (intégralement dénombrables permettant moult répétitions et des manipulations d’espèces) visent à (1) comprendre les mécanismes d’assemblages d’espèces, notamment les processus de facilitation, et les déterminants biotiques et abiotiques de la diversité, (2) évaluer l’impact des changements climatiques sur ces plantes vulnérables et leur biodiversité attenante, et (3), dans un but appliqué, s’inspirer de ces plantes spécialisées et de leurs services écosystémiques pour développer des pièges permettant la régulation d’espèces nuisibles et/ou envahissantes (e.g. moustique tigre, frelon asiatique). Nos recherches portent aussi sur les écosystèmes à plus large échelle et visent à comprendre les rôles différentiels des interactions biotiques et abiotiques (faune incluant la place particulière de l’homme, flore, sols, atmosphère) dans leur fonctionnement et leur dynamique (stabilité/instabilité).

Nos travaux font appel à des méthodes d’analyse des traits morpho-fonctionnels (morpho‐anatomie, analyses odeurs [headspace, GC-MS], couleurs [spectrométrie]), des mécanismes d’interaction plantes-insectes (tests comportementaux de locomotion, d’attraction [olfactométrie, réponse électrophysiologique], modèles de vision), des processus écosystémiques (analyses en réseaux, interactions trophiques [isotopes stables], expérimentation sur processus biotiques et abiotiques [en conditions contrôlées sous serres, simulation de pluies, etc…], modélisation des effets anthropiques [agriculture et pastoralisme]), et des méthodes d’analyse de diversité taxonomique et fonctionnelle (microbes des sols et des racines [séquençage massif], arthropodes et microorganismes associés aux plantes à urnes [identifications taxonomiques], insectes pollinisateurs et mécanismes de pollinisation [cameras-pièges]). Les analyses d’odeurs des plantes et de réponse électrophysiologique des insectes utilisent les techniques de GC-MS et GC-EAD disponibles à la PACE (Plateforme d’Analyses Chimiques en Ecologie) du LabEx CEMEB. Les principaux chantiers de terrain sont : en Guyane Française sur les mutualismes plantes-insectes-microorganismes et sur l’impact des changements climatiques sur la structuration des communautés et le fonctionnement des écosystèmes associés aux broméliacées (LabEx CEBA) ; en France métropolitaine sur l’utilisation des leurres naturels de plantes carnivores pour le contrôle du frelon asiatique (ANR I-site-MUSE-CARNIVESPA) ; en Afrique centrale et à Madagascar sur les interactions/co-évolutions orchidées-pollinisateurs ; en France et au Mexique sur les services écosystémiques souterrains produits par les communautés végétales le long de gradients altitudinaux (ANR ECOPICS) ; en Camargue et Afrique de l’Est sur le fonctionnement et développement sur le long terme des socio-écosystèmes fortement perturbés ; en Bolivie et en Colombie sur les interactions plantes-plantes en milieux tropicaux alpins (LMI BIO-INCA).

Acronyme Intitulé Durée
CARNIVESPAResearch of visual and olfactory signals specifically attracting the Asian Hornet in a carnivorous plant for the development of a biomimetic trap.
Porteur : Laurence GAUME 
2018 - 2021
DEEPBEESALERTTowards a system of sustainable management and protection of pollination resources
Porteur : Philippe BORIANNE 
2021 - 2021
HOLOBROMMaternal effects and environmental filtering on microbial fluxes from mother plants to offspring
Porteurs : Céline LEROY / Heidy SCHIMANN (ECOFOG)  
2020 - 2022
RESILIENCEDisentangling the roles of biological traits and metacommunity dynamics on the multifunctional resilience of neotropical ecosystems
Porteur : Régis CEREGHINO (Université de Toulouse-ECOLAB, Toulouse)  
2019 - 2022
SESASAA Social-Ecological System Approach towards a Sustainable Intensification of Agricultural Production in Sub-Saharan Africa
Porteur : Cédric GAUCHEREL 
2018 - 2021

COSME Maximilien 2018 - 2021. Modèle discret d'agro-écosystèmes spatialisés. Ecole doctorale : GAIA / Université de Montpellier. Dir : GAUCHEREL Cédric

CRUZ MALDONADO Nereyda-Nathalie 2017 - 2021. Réponses des communautés de plantes aux changements globaux entre des régions alpines tropicales et tempérées. Ecole doctorale : GAIA / Université de Montpellier. Dir : ANTHELME Fabien

DUPONT Corentin 2018 - 2021. Communication visuelle et olfactive chez le frelon asiatique: étude de signaux sélectifs chez des plantes carnivores attractives. Ecole doctorale : GAIA / Université de Montpellier. Dir : GAUME Laurence

FLOTTERER Boris 2019 - 2022. Dynamique naturelle et aménagement durable de la forêt boréale : apports des modèles discrets pour caractériser les trajectoires. Ecole doctorale : Ecole Pratique des Hautes Etudes / Université PSL - Ecole Pratique des Hautes Etudes. Dir : HELY-ALLEAUME Christelle / Co-dir. : GAUCHEREL Cédric

LAFONT-RAPNOUIL Tristan 2020 - 2023. Démêler les effets de l'habitat et des changements climatiques sur les interactions biotiques et les fonctions écologiques associées dans les écosystèmes néotropicaux. Ecole doctorale : GAIA / Université de Montpellier. Dir : LEROY Céline

THOMAS Colin 2019 - 2022. Analyse possibiliste de modèles discrets d’écosystèmes par des techniques symboliques. Ecole doctorale : Sciences et technologies de l'information et de la communication (STIC) - ED 580 / Université d'Évry-Val-d'Essonne. Dir : GAUCHEREL Cédric / Co-dir. : POMMEREAU Franck

Articles

Publications HAL de la collection AMAP

2021

Article dans une revue

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Fabien Anthelme, Sophie Cauvy-Fraunié, Bernard Francou, Bolívar Cáceres, Olivier Dangles. Living at the Edge: Increasing Stress for Plants 2–13 Years After the Retreat of a Tropical Glacier. Frontiers in Ecology and Evolution, Frontiers Media S.A, 2021, 9, ⟨10.3389/fevo.2021.584872⟩. ⟨hal-03128706⟩
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https://hal.inrae.fr/hal-03128706/file/Anthelme_etal_Frontiers_Ecol_Evol_2021.pdf BibTex
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Camille Bonhomme, Régis Céréghino, Jean-Francois Carrias, Arthur Compin, Bruno Corbara, et al.. In situ resistance, not immigration, supports invertebrate community resilience to drought intensification in a Neotropical ecosystem. Journal of Animal Ecology, Wiley, In press, ⟨10.1111/1365-2656.13392⟩. ⟨hal-03095319⟩
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Laura Melissa Guzman, M. Kurtis Trzcinski, Ignacio Barberis, Régis Céréghino, Diane Srivastava, et al.. Climate influences the response of community functional traits to local conditions in bromeliad invertebrate communities. Ecography, Wiley, In press, ⟨10.1111/ecog.05437⟩. ⟨hal-03103974⟩
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Luis Merino-Martín, Alexia Stokes, Hyun Gweon, Lur Moragues-Saitua, Siobhan Staunton, et al.. Interacting effects of land use type, soil microbes and plant traits on aggregate stability. Soil Biology and Biochemistry, Elsevier, In press, 154, pp.108072. ⟨10.1016/j.soilbio.2020.108072⟩. ⟨hal-03040299⟩
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Leandro van Langenhove, Thomas Depaepe, Lore Verryckt, Lucia Fuchslueger, Julian Donald, et al.. Comparable canopy and soil free-living nitrogen fixation rates in a lowland tropical forest. Science of the Total Environment, Elsevier, 2021, 754, pp.142202. ⟨10.1016/j.scitotenv.2020.142202⟩. ⟨hal-03063571⟩
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Monique Weemstra, Gregoire Freschet, Alexia Stokes, Catherine Roumet. Patterns in intraspecific variation in root traits are species‐specific along an elevation gradient. Functional Ecology, Wiley, 2021, 35 (2), pp.342-356. ⟨10.1111/1365-2435.13723⟩. ⟨hal-03030429⟩
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https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03030429/file/2020-Weemstra%20et%20al-FE-accepted%20version.pdf BibTex

2020

Article dans une revue

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Duong Benoit, Marraccini Pierre, Jean Luc Maeght, Philippe Vaast, Robin Duponnois. Coffee Microbiota and Its Potential Use in Sustainable Crop Management. A Review. Frontiers in Sustainable Food Systems, Frontiers Media, 2020, 4, ⟨10.3389/fsufs.2020.607935⟩. ⟨hal-03045648⟩
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https://hal.inrae.fr/hal-03045648/file/fsufs-04-607935.pdf BibTex
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Caroline Brunel, Robin Pouteau, Wayne Dawson, Michael Pester, Kelly Ramirez, et al.. Towards Unraveling Macroecological Patterns in Rhizosphere Microbiomes. Trends in Plant Science, Elsevier, 2020, 25 (10), pp.1017-1029. ⟨10.1016/j.tplants.2020.04.015⟩. ⟨hal-02985872⟩
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https://hal.inrae.fr/hal-02985872/file/PIIS1360138520301485.pdf BibTex
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Jean-Francois Carrias, Mélanie Gerphagnon, Hector Rodriguez Perez, Guillaume Borrel, Camille Loiseau, et al.. Resource availability drives bacterial succession during leaf-litter decomposition in a bromeliad ecosystem. FEMS Microbiology Ecology, Wiley-Blackwell, 2020, 96 (4), ⟨10.1093/femsec/fiaa045⟩. ⟨hal-02880883⟩
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Régis Cereghino, Bruno Corbara, Céline Leroy, Jean-Francois Carrias. Ecological determinants of community structure across the trophic levels of freshwater food webs: a test using bromeliad phytotelmata. Hydrobiologia, Springer, 2020, 847, pp.391 - 402. ⟨10.1007/s10750-019-04100-4⟩. ⟨hal-02365612⟩
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Régis Céréghino, Léa Françoise, Camille Bonhomme, Jean-Francois Carrias, Arthur Compin, et al.. Desiccation resistance traits predict freshwater invertebrate survival and community response to drought scenarios in a Neotropical ecosystem. Ecological Indicators, Elsevier, 2020, 119, pp.106839. ⟨10.1016/j.ecolind.2020.106839⟩. ⟨hal-02965179⟩
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Alain Danet, Florian Schneider, Fabien Anthelme, Sonia Kéfi. Indirect facilitation drives species composition and stability in drylands. Theoretical Ecology, Springer In press. ⟨hal-03023812⟩
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https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03023812/file/main.pdf BibTex
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Julien Demenois, Luis Merino-Martín, Nicolas Fernandez, Alexia Stokes, Fabian Carriconde. Do diversity of plants, soil fungi and bacteria influence aggregate stability on ultramafic Ferralsols? A metagenomic approach in a tropical hotspot of biodiversity. Plant and Soil, Springer Verlag, 2020, 448 (1-2), pp.213-229. ⟨10.1007/s11104-019-04364-8⟩. ⟨hal-02559219⟩
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Marion Desquilbet, Laurence Gaume, Manuela Grippa, Régis Cereghino, Jean-François Humbert, et al.. Comment on “Meta-analysis reveals declines in terrestrial but increases in freshwater insect abundances”. Science, American Association for the Advancement of Science, 2020, 370 (6523), ⟨10.1126/science.abd8947⟩. ⟨hal-03082926⟩
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Julian Donald, Pete Maxfield, Céline Leroy, M.D. Farnon Ellwood. Epiphytic suspended soils from Borneo and Amazonia differ in their microbial community composition. Acta Oecologica, Elsevier, 2020, 106, pp.103586. ⟨10.1016/j.actao.2020.103586⟩. ⟨hal-02893141⟩
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Nicholas A. C. Marino, Régis Cereghino, Benjamin Gilbert, Jana S. Petermann, Diane S. Srivastava, et al.. Species niches, not traits, determine abundance and occupancy patterns: A multi‐site synthesis. Global Ecology and Biogeography, Wiley, 2020, 29 (2), pp.295-308. ⟨10.1111/geb.13029⟩. ⟨hal-02408612⟩
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https://hal.umontpellier.fr/hal-02408612/file/487926.pdf BibTex
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Luis Merino-Martín, Robert Griffiths, Hyun Gweon, Clément Furget-Bretagnon, Anna Oliver, et al.. Rhizosphere bacteria are more strongly related to plant root traits than fungi in temperate montane forests: insights from closed and open forest patches along an elevational gradient. Plant and Soil, Springer Verlag, 2020, 450 (1-2), ⟨10.1007/s11104-020-04479-3⟩. ⟨hal-02534567⟩
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Gustavo Romero, Nicholas Marino, A Andrew, M Macdonald, Reǵis Ceŕeǵhino, et al.. Extreme rainfall events alter the trophic structure in bromeliad tanks across the Neotropics. Nature Communications, Nature Publishing Group, 2020, 11 (1), pp.3215. ⟨10.1038/s41467-020-17036-4⟩. ⟨hal-02887639⟩
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https://hal.inrae.fr/hal-02887639/file/Romero_etal_Nature_Comm_2020_11_1.pdf BibTex
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Diane S. Srivastava, Régis Cereghino, M. Kurtis Trzcinski, Arthur Andrew M. Macdonald, Nicholas A. C. Marino, et al.. Ecological response to altered rainfall differs across the Neotropics. Ecology, Ecological Society of America, 2020, 101 (4), pp.e02984. ⟨10.1002/ecy.2984⟩. ⟨hal-02513041⟩
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Mia Svensk, Sabrina Coste, Bastien Gérard, Eva Gril, Frédéric Julien, et al.. Drought effects on resource partition and conservation among leaf ontogenetic stages in epiphytic tank bromeliads. Physiologia Plantarum, Wiley, In press, 170 (4), pp.488-507. ⟨10.1111/ppl.13161⟩. ⟨hal-02959147⟩
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Stanislas Talaga, Alain Dejean, Frédéric Azemar, Yves Dumont, Céline Leroy. Impacts of biotic and abiotic parameters on immature populations of Aedes aegypti. Journal of Pest Science, Springer Verlag, 2020, 93 (3), pp.941-952. ⟨10.1007/s10340-020-01214-w⟩. ⟨hal-02778221⟩
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  • UMR ISEM, Montpellier, équipes BioDicée, Vincent Devictor, Sonia Kéfi… (Biodiversité) et Paléo-environnement, Christelle Hély, Allowen Ervin (Ecosystèmes).
  • UMR ECO&SOLS, Montpellier, Tanguy Daufresne (Sols et stœchiométrie).
  • Nelson Mandela Institute, Arusha Tanzanie, Anna Tredtde (Ecologie des savanes et écosystèmes tropicaux).
  • ISYEB/ MNHN, Paris, Claire Villemant (Entomologie)
  • INRAE/Unité Abeilles et Environnement, Avignon, Yves Leconte (Abeilles, écologie chimique)
  • UMS 2006 Patrimoine naturel / MNHN, Paris, Quentin Rome (Espèces invasives)
  • ENSChimie, Montpellier Jean-Marie Bessière (Odeurs)
  • CEFE, Montpellier, Doris Gomez (CNRS, Vision animale), Olivier Dangles & Catherine Roumet (Ecologie fonctionnelle)
  • UBD, University of Brunei Darussalam, Brunei, David Marshall (Biodiversité aquatique)
  • Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement, Toulouse, Régis Céréghino (Invertébrés aquatiques), Vincent Jassey (Ecologie fonctionnelle), Joséphine Leflaive (Microbiologie), Arthur Compin (Invertébrés aquatiques)
  • LMGE, Université Clermont-Auvergne, Jean-François Carrias (Microbiologie), Bruno Corbara (Entomologie)
  • ECOFOG, Kourou, Heidy Schimann (INRAE, écologie des communautés microbiennes)
  • LRSV, Toulouse, Nathalie Séjalon-Delmas (Symbiose mycorhizienne), Virginie Pueh-Pages (Métabolomique), Sabrina Coste (Ecophysiologie des plantes), Clément Stahl (INRAE, écophysiologie des plantes), Jérôme Orivel (Entomologie), Eliane Louisanna (Biologie moléculaire)
  • IBENS, Paris, Lucie Zinger (Metabarcoding)
  • Bromeliad Working Group (réseau de chercheurs européens, nord et sud-américains travaillant sur les réseaux trophiques aquatiques des broméliacées à réservoirs d’eau (https://www.zoology.ubc.ca/~srivast/bwg/)
  • INIRIA, équipe Zenith, consortium Pl@ntNet, Alexis Joly & Jean-Christophe Lombardo (Informatique)
  • LIRMM, équipe ICAR (CNRS/UM), Gérard Subsol & Marc Chaumont (Imagerie)
  • UR HortSys (Cirad), équipe ECOS, Emile Faye (Agroécologie)
  • UMR IPME (IRD-Cirad-UM), EquipeCeffeeAdapt: Benoit Bertrand (Production fruitière)
  • UMR ITAP (Irstea-SupAgro), Vincent De Rudnicki (Electronique), Christophe Guizard (Vision), Gilles Rabatel (Imagerie hyperspectrale, drone)
  • UMR Emmah, équipe Swift, INRAE Avignon, Claude Doussan (Sciences du sol)
  • TEC (Technologico de Costa-Rica), Erick Mata-Montero (Biodiversité et informatique)
  • University of Florida, IdigBio, Pamela Soltis (Evolution des plantes)
  • University of California, Santa Barbara, Susan Mazer (Ecologie évolutive et génétique)
  • UR Cirad AIDA, Pascal Marnotte (Malherbologie), Aude Ripoche (Modélisation)
  • UMR SELMET, Vincent Blanfort (Agrostologie)
  • CNRA Côte d’Ivoire, Etienne Téhia (Malherbologie)
  • Strand Life Science, Inde, P. Rajagopal et T. Vattakeven (Développement de portails collaboratifs)
  • Kenya Forest Service (KFS, Conservation et gestion des ressources forestières)
  • Kenya Marine and Fisheries Research Institute (KMFRI, conservation et gestion des ressources marines)
  • Université des Andes, Bogota, Colombie, Gwendolyn Peyre (Ecologie, biogéographie)
  • UMR LECA, Grenoble, France, Philippe Choler & Sebastien Lavergne (Ecologie)
  • Herbier National, La Paz, Bolivie, rosa Isela Meneses (Botanique, écologie)
  • Parc National des Ecrins, Gap, France, Cedric Dentant (Botanique)
  • UMR IGE, Grenoble, France, Antoine Rabatel & Thomas Condom (Glaciologie, hydrologie)