Soutenance de thèse de Roosje Goessen

08 novembre 2023 13 h 30

Lieu : Pavillon Charles-Eugène Marchand, salle Hydro-Québec (1210)

Comprendre la capacité d'adaptation de Populus tremuloides, une espèce d'arbre clé en Amérique du Nord

Selon les prévisions, de nombreuses espèces d'arbres forestiers seront confrontées à une modification des zones d'adéquation climatique au cours du siècle prochain, car, en raison de leur nature sessile, elles sont souvent incapables de migrer à un rythme comparable à celui du changement climatique. Il est donc essentiel de comprendre la capacité de ces espèces à persister dans ces changements, également connue sous le nom de capacité d'adaptation d'une espèce. L'objectif principal de ma thèse est de comprendre la capacité d'adaptation de P. tremuloides Michaux de la section Populus (Leuce), l'espèce d'arbre la plus répandue en Amérique du Nord (NA), en estimant la composition génétique de l'espèce ainsi que sa plasticité phénotypique.

Dans le chapitre 1, j'ai cherché à évaluer la composition génétique à l'échelle de l'aire de répartition, y compris la ploïdie (diploïde/triploïde), la clonalité, la structure et la diversité génétiques, ainsi que les valeurs aberrantes de la FST au sein des lignées génétiques du peuplier faux-tremble et entre elles. De plus, j'ai évalué la plasticité de germination de populations du Québec et de l'Utah dans des conditions de stress de température et de sécheresse. J'ai identifié quatre groupes génétiques majeurs, représentant le nord-est NA, le nord-ouest NA, l'ouest des États-Unis (WUS) et le Mexique (MX). La diversité la plus élevée a été identifiée dans les deux groupes nordiques, suivis par les groupes WUS et MX. Une relation significative a été identifiée entre l'occurrence de la triploïdie et les conditions plus chaudes et plus sèches, indiquant un rôle adaptatif potentiel de la triploïdie. J'ai identifié environ 1 000 SNP aberrants, FST associés à la température et aux précipitations. En cas de sécheresse, le taux de germination des graines était significativement plus faible dans l'Utah que dans les génotypes du Québec.

Dans le chapitre 2, pour comprendre comment le passé a façonné la structure génétique actuelle, j'ai étudié la dynamique historique des populations entre et au sein des groupes génétiques actuels, sur la base d'hypothèses éclairées. En outre, j'ai effectué une analyse plus approfondie de la variation adaptative (génomique du paysage) afin d'obtenir des informations sur l'adaptation locale de l'espèce. J'ai identifié deux groupes génomiques de SNP adaptatifs sur les scaffolds 3 et 13, qui correspondent à la présence d'inversions majeures de séquences génomiques. Ces inversions pourraient maintenir des combinaisons de SNP locaux adaptés en réprimant les taux de recombinaison. J'ai également identifié des modèles d'expansion historique pour les groupes du nord ainsi que pour le groupe WUS, tandis qu'un modèle de goulot d'étranglement a été identifié pour le groupe MX. La première scission de l'espèce s'est produite entre les groupes WUS et MX, suivie d'une scission avec le groupe NA du nord-est et enfin avec le groupe NA du nord-ouest. Cela permet d'avancer l'hypothèse que l'origine de l'espèce se trouve au Mexique, où se trouve également la plus ancienne espèce de peuplier existante, et que la section Populus (Leuce) pourrait être d'origine plus ancienne. La découverte et l'inclusion de nouveaux taxons mexicains dans la sect. Populus (Leuce), qui constituent une diversité génétique jusqu'à présent inexploitée, permettront également de déterminer sa place exacte dans la phylogénie globale de Populus L.

Dans le chapitre 3, j'ai identifié des variations intraspécifiques pour plusieurs caractéristiques foliaires, notamment la densité des stomates, la teneur en carbone et en azote et la forme des feuilles de P. tremuloides provenant des quatre groupes identifiés. En outre, j'ai réalisé une expérience de jardin commun sous différentes températures et un stress de sécheresse, au cours de laquelle j'ai prélevé des échantillons pour l'ARNseq et évalué la physiologie, y compris la photosynthèse nette, la conductance stomatique et l'efficacité de l'utilisation de l'eau. Une relation positive entre la densité stomatique et les précipitations annuelles moyennes a été identifiée à l'échelle de l'aire de répartition, ce qui indique une adaptation locale. Dans les génotypes de MX, j'ai identifié des pétioles significativement plus longs, reflétant potentiellement une adaptation à des latitudes plus basses, ainsi qu'un 13C plus élevé et des réductions plus fortes de la photosynthèse nette en cas de sécheresse par rapport aux autres génotypes, reflétant potentiellement une adaptation à des conditions arides.

Enfin, de nombreux gènes différentiellement exprimés ont été identifiés, entre les différents stress évalués, ainsi qu'entre les génotypes de différents groupes génétiques, dont plusieurs ont été identifiés par des analyses antérieures d'association génotype-environnement et de valeurs aberrantes FST, reflétant potentiellement des gènes impliqués dans l'adaptation locale et fournissant des gènes candidats prometteurs pour des études (fonctionnelles) plus approfondies. Dans l'ensemble, ce travail constitue une base solide pour la poursuite des recherches sur l'espèce d'arbre P. tremuloides afin d'obtenir une vision plus complète de la capacité d'adaptation de l'espèce.

Informations supplémentaires :

Membres du jury
Président

M. André Desrochers, Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique – Université Laval

Examinateurs

Mme Ilga Mercedes Porth, directrice de recherche, Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique – Université Laval
Mme Nathalie Isabel, codirectrice de recherche, Ressources naturelles Canada – Centre de foresterie des Laurentides
M. Jean Bousquet (à distance), codirecteur de recherche, Institut de biologie Intégrative et des systèmes (IBIS)
M. Quentin Cronk (à distance), examinateur externe, University of British Columbia
M. Roger C. Lévesque, examinateur, Institut de biologie Intégrative et des systèmes (IBIS)
Mme Amanda De la Torre (à distance), examinatrice, Northern Arizona University
M. John E. Carlson (à distance), examinateur, Pennsylvania State University

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