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Au LEPSE depuis septembre 2007, je développe un projet de recherche sur les déterminismes génétique des réponses des plantes aux facteurs environnementaux multiples, en particulier les températures élevées et le stress hydrique, mais également les métaux lourds et les facteurs biotiques (bactéries du sol, virus pathogènes).

Les organismes végétaux subissent constamment les influences de leur environnement biotique et abiotique. Cependant, le manque de connaissances sur les réponses des plantes à des combinaisons de stress limite notre capacité à prédire les pertes de production agricole et les impacts des changements climatiques sur le fonctionnement des écosystèmes naturels et cultivés. J’étudie les adaptations morpho-physiologiques et moléculaires des plantes naturelles et cultivées, et leurs déterminismes génétiques, à des combinaisons de facteurs édapho-climatiques (déficit hydrique, hautes températures, métaux lourds, CO₂) et biotiques (bactéries bénéfiques, virus pathogènes). Je développe une approche d’écophysiologie comparative multi-échelle qui bénéficie 1) de la diversité génétique et de la connaissance génomique des espèces naturelles et cultivées, 2) d’un contrôle précis de l’environnement, 3) de méthodes de phénotypage à haut-débit opérationnelles (plateforme PHENOPSIS) et 4) de méthodes statistiques et de modélisation originales.

Une vision intégrée et innovante des liens écologie–agronomie, couplée à mes compétences en analyse de données me permettent de contribuer à des fronts de recherches variés en écologie et en biologie intégrative qui nourrissent mon projet de recherche.

Mon projet s’articule autour de deux axes dont les objectifs sont :

i) d’analyser les bases génétiques des réponses des plantes à des combinaisons de facteurs édapho-climatiques et biotiques en s’appuyant entre autres sur la diversité génétique disponible chez l’espèce modèle A. thaliana, présente dans une très grande variété de climats, et

ii) d’améliorer la compréhension des contraintes génétiques et physiologiques qui régissent l’espace phénotypique des espèces cultivées en développant une approche comparative d’espèces naturelles et cultivées (maïs, blé, riz, vigne, etc.) aux niveaux intra- et interspécifique. Mes travaux et ceux d’autres équipes montrent bien que la communauté scientifique n’est pas arrivée au bout du potentiel qu’offrent les espèces modèles telles qu’A. thaliana pour la biologie intégrative. Cependant, une approche comparative sur d’autres espèces végétales, en particulier d’intérêt agronomique est nécessaire pour développer la biologie translationnelle.

Nos travaux ont pour ambition d’analyser i) les effets de la domestication sur les caractéristiques physiologiques et biophysiques liées aux stratégies acquisition et l’utilisation des ressources par les végétaux, ii) dans quelle mesure les compromis associés ont pu contraindre la domestication et iii) si ces compromis peuvent limiter les améliorations futures dans des environnements changeants. Ces analyses combinent une quantification du phénotype des végétaux au champ (parcelles agronomiques, jardin expérimental) et dans des plateformes haut-débit (conditions contrôlées et fluctuantes), l’utilisation de bases de données, la modélisation et la génétique quantitative. Enfin, je développe actuellement, en collaboration avec des phytopathologistes, un programme de recherche (projet Chercheur d'Avenir Languedoc-Roussillon APSEVIR) qui a pour ambition d’analyser les interactions entre les stress abiotiques et les paramètres épidémiologiques des virus (tolérance, pathogénicité, transmission).

Activités de recherche

Au cours de ma formation doctorale et post-doctorale, mes activités de recherche ont porté sur la diversité biologique, la dynamique des communautés végétales et le fonctionnement des écosystèmes. J’ai eu l’opportunité d’appréhender ces thèmes par une approche pluridisciplinaire utilisant la génétique et la biologie des populations, l’écophysiologie, l’écologie fonctionnelle, l’écologie des communautés et l’écosystémique. J’ai pu développer différents aspects, méthodologiques, expérimentaux et de modélisation statistique, à différents niveaux d’organisation biologique en gardant comme perspective l’intégration de ces différents niveaux. Ainsi, mes travaux s’étendent du fonctionnement des organes à celui des écosystèmes, en passant par le fonctionnement des plantes entières, la biologie des populations et l’assemblage des espèces végétales en communautés.

Réponses des plantes aux facteurs environnementaux multiples

Comprendre et prédire les réponses des plantes aux températures élevées et aux contraintes hydriques représente un défi majeur pour l'agriculture dans un futur proche. Cependant les réponses des plantes à des facteurs environnementaux multiples sont nombreuses et complexes. Dans ce contexte, mon projet de recherche s'appuie sur une quantification multivariée du phénotype (espace phénotypique) des plantes en conditions environnementales maîtrisées et quantifiées dans le but de modéliser les interactions entre le génotype des plantes et leur environnement (interactions GxE). L'espace phénotypique est constitué de l'ensemble des caractéristiques des individus qui peuvent affecter sa croissance, sa survie et sa reproduction.