ED Sciences et environnements
Les premiers stades du renouvellement forestier face à l'augmentation des températures : Stratégies écologiques et évolutives des chênes et des sapins européens de la germination à la plantule
par Marion CARME (BIOGECO - BIOdiversité, Gènes & Communautés)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre GABA Allée Goeffroy Saint-Hilaire, Bâtiment B5, 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Marta BENITO GARZÓN - Directrice de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Isabelle CHUINE - Directrice de recherche - CNRS CEFE - Rapporteur
- Marcella VAN LOO - Directrice de recherche - BFW - Rapporteur
- Josep M. SERRA-DIAZ - Maître de conférences - IBB, CISC-CMCNB, AgroParisTech - Examinateur
- Arndt HAMPE - Directeur de recherche - INRAE UMR BIOGECO - Examinateur
Le changement climatique perturbe les forêts et les services écosystémiques qu'elles fournissent à un rythme inédit. Garantir leur capacité à se maintenir et à se régénérer dans les nouvelles conditions climatiques constitue un défi scientifique, politique et sociétal majeur. Si la réponse des arbres adultes est relativement bien documentée, les premiers stades de développement, germination et installation des semis, restent beaucoup moins étudiés, alors qu'ils conditionnent le renouvellement forestier et l'adaptation à long terme. Cette thèse examine comment ces stades précoces réagissent au réchauffement, en distinguant plasticité phénotypique et différenciation génétique des populations selon leur climat d'origine. Elle se concentre sur trois chênes européens aux graines récalcitrantes, représentatifs des biomes méditerranéen, subméditerranéen et tempéré : le chêne-liège (Quercus suber), le chêne pubescent (Q. pubescens) et le chêne sessile (Q. petraea). Des expériences en conditions contrôlées, type jardins communs multi-environnements, ont été conduites sur des glands issus de populations couvrant l'ensemble de l'aire de répartition. Les réponses des graines et semis à différents régimes thermiques ont été analysées via des modèles mixtes hiérarchiques, puis intégrées dans des ΔTrait-SDM pour projeter spatialement performances et phénologie le long des gradients climatiques. Nos résultats montrent que le réchauffement accélère la germination et l'émergence des premières feuilles chez les trois espèces, sans modifier systématiquement le pourcentage final de germination. Chez Q. pubescens et Q. petraea, il induit un passage à une stratégie plus conservatrice (baisse de la surface foliaire spécifique SLA, de la hauteur et de la croissance en hauteur, augmentation du diamètre de tige et des pigments photoprotecteurs) et réduit la performance sous réchauffement extrême, tandis qu'un réchauffement modéré a des effets faibles ou neutres. La masse des glands prédétermine la biomasse, la croissance et la phénologie, alors que les traits de germination restent dissociés des réserves et des performances postérieures, suggérant des contrôles développementaux distincts à chaque stade. L'origine climatique structure fortement la réponse pour de nombreux traits : germinabilité, synchronisation et timing, survie, croissance, SLA, pigmentation, architecture racinaire et phénologie. Chez Q. suber, les provenances chaudes germent davantage, plus tôt et plus synchrones que les provenances froides et saisonnières. Chez Q. pubescens, les populations adaptées aux climats chauds et secs présentent une performance initiale plus faible, accentuée par le réchauffement, indiquant que l'adaptation à la sécheresse entraîne des coûts physiologiques révélés lorsque l'eau n'est plus limitante. Chez Q. petraea, les populations continentales adaptées au froid montrent une performance initiale élevée mais déclinent fortement sous réchauffement, suggérant un décalage adaptatif. Les projections spatiales confirment ces tendances : Q. pubescens subit un déclin généralisé, sauf dans le nord continental, tandis que Q. petraea reste stable dans l'ouest océanique mais vulnérable à l'est. Ces résultats soulignent l'importance d'intégrer la différenciation génétique intraspécifique dans les stratégies d'adaptation climatique et le choix des provenances pour la migration assistée et la restauration. L'intégration des premiers stades et de leur variabilité intraspécifique dans des modèles de distribution révèle des patrons de vulnérabilité invisibles aux modèles classiques, ouvrant la voie à une gestion plus ciblée des ressources génétiques forestières en Europe.