Structure clonale, diversité génétique et croissance radiale du peuplier faux-tremble au Canada

Latutrie, Mathieu (2017). Structure clonale, diversité génétique et croissance radiale du peuplier faux-tremble au Canada. (Thèse de doctorat). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/708

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Résumé

La diversité et la structure génétique des espèces arborescentes sont influencées par des facteurs historiques comme les migrations et les flux géniques lors de la recolonisation postglaciaire ou encore des facteurs environnementaux comme les perturbations naturelles (climat, feux de forêts, sècheresse, insectes). Au cours du temps, ces facteurs ont modelé la répartition spatiale de la diversité génétique des espèces présentes dans les écosystèmes forestiers nord-américains comme le peuplier faux-tremble (ou tremble; Populus tremuloïdes Michx.). Ainsi la diversité génétique et la structure clonale du tremble peuvent varier en forêt boréale et dans la tremblaie-parc en fonction de facteurs tels que les conditions climatiques, les régimes de feux ou encore la fragmentation du paysage. De la même façon, la croissance radiale tend à être principalement influencée par les conditions environnementales propres à chaque site. Cependant, la composition génétique des arbres pourrait aussi jouer un rôle important dans les dynamiques de croissance, et aucune étude n’a encore évalué ces effets dans des peuplements naturels du peuplier faux-tremble. Cette thèse s’articule autour de trois chapitres dont les objectifs étaient: i) de comprendre les origines et les dynamiques de recolonisation du peuplier, ii) d’évaluer les variations régionales de diversité génétique et de structure clonale au Canada, et iii) de mesurer l’effet de la structure génétique des populations sur les variations de la réponse de croissance du peuplier.
Dans le chapitre 2, nous avons tenté s’identifier les zones refuges et les routes de la recolonisation postglaciaire à travers l’étude de la diversité et de la structure génétique des populations entre elles. En Amérique du nord, la dernière période glaciaire est l’évènement récent ayant eu le plus de conséquences sur la diversité génétique actuelle des espèces boréales. Un total de 28 populations a été échantillonné entre l’Alaska et la Saskatchewan. Nos résultats ont montré qu’il y avait peu à pas de différentiation génétique entre les populations de P. tremuloides sans signe d’isolation génétique avec la distance géographique dans la partie nord-ouest de son aire de répartition. Nous avons observé les valeurs les plus faibles d’hétérozygotie observée et les valeurs les plus élevées de richesse allélique au niveau du piémont des montagnes rocheuses de l’Alberta, une région qui pourrait être une zone d’admixture. Enfin, il n’y avait aucune évidence que la Béringie ou le Ice-free corridor aient été des zones refuges pour cette espèce.
Dans le chapitre 3, nous avons évalué les variations de diversité génétique et de structure clonale du tremble en relation avec les différences de conditions de site (aridité, feux de forêt, fragmentation). L’étude d’un réseau de 30 peuplements à travers la forêt boréale et la tremblaie-parc, nous a permis de montrer que le pourcentage de clones uniques et la diversité clonale élevée sont probablement causés par : i) la reproduction épisodique par graine en plus du drageonnement dans le cas où le peuplier était déjà présent, et ii) une auto-éclaircie des ramets intra clone plus fort avec le temps écoulé depuis le dernier feux. Nous avons aussi montré que la fragmentation du paysage et des taux de brulage élevés influencent négativement les niveaux de diversité génétique. La diversité génétique et la structure clonale des peuplements de tremble au Canada semblent être plus similaires à l’échelle continentale qu’on aurait pu le supposer avec aucun effet observé du climat. Le tremble apparaît comme étant une espèce généraliste avec une grande capacité d’adaptation maintenant de fort niveau de diversité dans des environnements variés et hétérogènes.
Dans le chapitre 4, nous avons examiné la contribution relative de la génétique (c.-à-d. la diversité clonale, l’hétérozygotie observée) et de l’environnement (c.-à-d. insectes, climat) sur la croissance du peuplier (évaluée par la corrélation moyenne de la croissance entre les arbres (RBAR), l’accroissement en surface terrière des arbres (T BAI) et la variabilité interannuelle de croissance (MS)). Pour cela, nous avons échantillonné 440 arbres dans 22 peuplements naturels en forêt boréale canadienne. La croissance annuelle de peuplements multi-clonaux était moins homogène que celle de peuplements monoclonaux. Le maintien de peuplements de peupliers diversifiés dans le paysage pourrait assurer d’avoir une grande variabilité de la réponse de croissance face aux variations environnementales, qui au final pourrait permettre une plus forte résilience des tremblaies dans des conditions climatiques futures.
Le tremble est une espèce qui livre petit à petit ses secrets. Longtemps laissé de côté et peu étudié en raison de sa facilité de régénération et d’un intérêt économique moindre par rapport aux conifères, son écologie et sa dynamique ne sont pas si simples. Cette thèse a contribué à révéler les bases de l’organisation et des dynamiques génétiques chez cette espèce-clé. Ainsi, cette étude apporte des informations sur l’histoire démographique de cette espèce depuis la dernière glaciation mais aussi sur les différences génétiques observées à travers la forêt boréale et les liens avec la croissance. Dans le futur, il serait bon de développer et d’utiliser une approche génomique et plus particulièrement les SNPs afin de valoriser ce jeu de données riche de diversité et représentatif de l’ensemble de la forêt boréale nord-américaine (du Québec à l’Alaska). Cela pourrait permettre de répondre à des questions telles que : i) y a-t-il des SNPs sous sélection dans certaines zones où les changements environnementaux et le dépérissement sont déjà forts (zone sud de la tremblaie-parc) ; ii) existe-t-il des gènes d’adaptation propres à des conditions environnementales définies (conditions climatiques, résistance aux insectes). D’un point de vue plus pratique, il pourrait être important de comprendre plus précisément : i) quels facteurs gouvernent l’apparition et la persistance d’individus triploïdes (présence de 3 copie du génome) dans le paysage ; ii) qu’apporte la triploïdie comme avantage pour le tremble (physiologie, compétition, croissance) ; iii) quel est le rôle de la triploïdie dans l’adaptation aux changements climatiques. Il y a donc encore de nombreux axes de recherche qui mériteraient d’être développés et exploités dans le futur.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Thèse de doctorat)
Directeur de mémoire/thèse:	Tremblay, Francine
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Bergeron, Yves
Mots-clés libres:	Structure, clonale, diversité, génétique, croissance, radiale, peuplier, faux-tremble, canada
Divisions:	Forêts > Doctorat en sciences de l'environnement
Date de dépôt:	07 juin 2017 13:45
Dernière modification:	07 juin 2017 13:45
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/708

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