Mesure et Analyse des Facettes de la biodiversité

Animation du thème : Bernard Kaufmann, Evelyne Martel et Antoine Vernay

Alors que l’Anthropocène marque l’entrée de notre planète dans une ère où les activités humaines transforment fondamentalement la biosphère, la biodiversité dans son ensemble fait face à une crise sans précédent (Ceballos et al., 2015; Harte et al., 2004; Pörtner et al., 2021)) et avec elle la stabilité et la complexité des écosystèmes. De plus, la biodiversité est à l’origine de nombreuses fonctions écosystémiques, qui rendent des services indispensables aux socio-écosystèmes. Il est donc impératif de pouvoir mesurer et analyser la biodiversité sous tous ses aspects et à toutes les échelles pertinentes.

L’objectif de ce thème est ainsi de promouvoir de nouvelles méthodes de mesure et d’analyse de la biodiversité. C’est une approche multi-facettes stimulée par la convergence de l’écologie et de l’évolution et la globalisation des sciences (macro-sciences : macroécologie, macrophysiologie, macroévolution…). Cette volonté de convergence et de globalisation implique de mesurer et d’analyser conjointement différentes facettes de la biodiversité (e.g., des relations de parenté, des traits de réponse et d’effet) à de larges échelles spatiales et temporelles. Elle se heurte toutefois à un ensemble de sept verrous propres à la mesure et à l’analyse de la biodiversité (Hortal et al., 2015) : taxonomique (Linnéen), distributionnel (Wallacéen), évolutif (Darwinien), ainsi que des verrous relatifs à notre connaissance de l’abondance et de la dynamique des populations (Prestonien), des traits d’action (Raunkiærien), des réponses et tolérances (Hutchinsonien) et des interactions biotiques (Eltonien).

Dans ce contexte, ce pôle thématique vise à soutenir le développement (projet en cours) et encourager l’émergence (projets en pépinière) de solutions innovantes dans les quatre axes détaillés ci-dessous. A chaque axe correspondent des projets en cours en 2022, dont quelques exemples sont présentés.

-        Approches haut-débit de la composition des communautés

o   Metabarcoding à partir d’échantillons d’organismes (surbers, pièges, Berlese, substrats artificiels) ou d’échantillons environnementaux (e-DNA sur les eaux, sols, sédiments ou l’air).

o   Utilisation de capteurs environnementaux acoustiques, visuels ou électromagnétiques, y compris embarqués sur drones ;

o   Sciences participatives

o   Projets en cours :

• CAPTAS (ANRT et OFB, T. Lefebure), COLLECTIFS (LabEx IMU, EUL, B. Kaufmann), FROGS et PINTE (ANR, Agence de l’EAU, Métropole de Lyon, F. Mermillod-Blondin), MISTRAL (ZABR-Agence de l’eau, T. Lefebure), POLBAR (Région AURA, B. Kaufmann), SYLVANIA (ANR, T. Lengagne), URBANTIT (ANR, T. Lengagne)

-        Phénotypage haut-débit, fonctions et évolution des traits

o   Mesure haut-débit (rapide sur grand nombres d’individus) de traits

• morphologiques (acquisition répétée de mesures morphométriques sur images obtenues par «focus stacking»)
• physiologiques (performances énergétiques par oxymétrie, allocation des ressources trophiques et mesure de la taille de la niche par des approches isotopiques),
• comportementaux (mesure par automatisation ou parallélisation d’analyses de séquences comportementales)
• d'expression de gènes (estimation par RNA-seq).

o   Développement de nouveaux modèles uni- ou multivariés d’évolution de traits, permettant de mieux caractériser les patrons évolutifs (e.g., reconstruction de traits ancestraux, estimation des taux d’évolution et variation des modes évolutifs) et les interactions évolutives entre traits.

o   Projets en cours : TEATIME (ANR, E. Luquet), ALAN (LabEx IMU, IDEX-BT, N. Mondy), CHANGE (ANR, J. Clavel) MINIGAN (ANR, E. Luquet), INVAGob (AMI, L. Teulier, FX Dechaume-Moncharmont)

-        Taxonomie intégrative

o    Développement et couplage de méthodes de délimitation moléculaires et morphométriques des entités taxonomiques cryptiques et/ou des hybrides interspécifiques.

o   Ces méthodes concernent plusieurs modèles actuellement utilisés au LEHNA : isopodes aquatiques souterrains de la famille des Asellidae (F. Malard, C. Douady), orchidées du genre Epipcactis (D. Prat), fourmis des genres Tetramorium et Tapinoma (B. Kaufmann), plantes invasives du genre Fallopia (F. Piola)

-        Génomique et génétique des populations (sensus description de la diversité intra-sp) :

o   Développement de marqueurs génétiques (p.ex. RADseq (Restriction-site Associated DNA sequencing) ou lcWGS (low-coverage whole genome sequencing) compatibles avec de grands échantillonnages

o   Projet : Lascaux (C. Douady)

Chaque axe n’a de sens qu’en coopération avec d’autres thèmes (p.ex. TIGE pour la génomique des populations, FONHYD pour les mesures de traits) ou avec les pôles et plateformes techniques du laboratoire (p.ex. Ecologie Moléculaire pour le Metabarcoding, DIBEE et EnerHox pour les mesures de traits, Instrumentation-Echantillonnage pour les capteurs environnementaux).

Les soutiens du pôle aux projets scientifiques du LEHNA

• Possibilité de recruter un stagiaire M2 en lien avec le pôle et/ou projets regroupant dans la mesure du possible des intérêts de plusieurs équipes.
• Participation financière pour :
  • Des équipements mutualisables
  • Des expérimentations de développement d’une technique ou méthode innovante permettant d’acquérir de nouvelles compétences scientifiques
  • Des formations permettant aux agents de maitriser de nouveaux outils
• Organisation de participations collectives à des campagnes de mesure ou de terrain en soutien aux projets portés par le LEHNA
• Propositions d’animations scientifiques (ateliers, séminaires, terrains partagés).

Fonctionnement du pôle

Plusieurs réunions sont organisées dans l’année afin de discuter du budget de MAF et des projets faisant appel au pôle. Le pôle propose collectivement des actions/idées/… en amont des conseils scientifiques de l’unité lorsque ces derniers sollicitent l’avis des différentes structures de l’UMR.

Quelques dates importantes :

• Fin janvier : date butoir de réception des propositions de projets s’inscrivant dans les thèmes du pôle et nécessitant un financement
• Mai-Juin : manifestation d’intérêt pour un M2 financé par MAF pour l’année civile suivante, bilan des dépenses de l’année en cours et engagement (ou prévision d’engagement) pour le début d’automne.
• Octobre : derniers engagements financiers.
• Novembre : Bilan des projets en cours en lien avec le pôle.

Références :

Ceballos, G., Ehrlich, P. R., Barnosky, A. D., García, A., Pringle, R. M., & Palmer, T. M. (2015). Accelerated modern human–induced species losses: Entering the sixth mass extinction. Science Advances, 1(5), e1400253. https://doi.org/10.1126/sciadv.1400253

Harte, J., Ostling, A., Green, J. L., & Kinzig, A. (2004). Climate change and extinction risk. Nature, 430(6995), 34–34. https://doi.org/10.1038/nature02718

Hortal, J., de Bello, F., Diniz-Filho, J. A. F., Lewinsohn, T. M., Lobo, J. M., & Ladle, R. J. (2015). Seven shortfalls that beset large-scale knowledge of biodiversity. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 46(1), 523–549. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-112414-054400

Pörtner, H.-O., Scholes, R. J., Agard, J., Archer, E., Bai, X., Barnes, D., Burrows, M., Chan, L., Cheung, W. L. (William), Diamond, S., Donatti, C., Duarte, C., Eisenhauer, N., Foden, W., Gasalla, M. A., Handa, C., Hickler, T., Hoegh-Guldberg, O., Ichii, K., … Ngo, H. (2021). IPBES-IPCC co-sponsored workshop report on biodiversity and climate  change. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.5101133