La phylogéographie au service de la biologie de la conservation
Introduction :
Définition phylogéographie :
Désigne l'étude des principes et processus qui gouvernent la distribution des lignées
intraspécifiques. Elle étudie les phénomènes génétiques et démographiques, en particulier les phénomènes de spéciation, ayant conduit à la distribution et à la structuration géographique actuelle des populations. Les études phylogéographiques permettent de déterminer
l'évolution de certaines espèces.
Définition du concept de biologie de conservation :
Le principe de ce concept est plutôt récent, il est apparu dans la seconde moitié du 20eme siècle suites à l’activité de l'homme .
Son but est bien sûr la protection et la réintroduction d’espèces en danger, mais aussi de comprendre la dynamique des espèces et leur répartition actuelle.
Elle peut s'appuyer sur différents domaines tel que : _écologie
_biogéographie
_génétique des populations _sociologique
_économique
_philosophique et éthique
Justement à ce point de vue éthique et philosophique on peut se demander si l'homme ne fait
que maintenir des espèces qui, de toute façon allé se voir disparaître (avec l'action de l'homme
ou non.) donc des actions qui seraient vaines suite à un cycle naturel car sur toutes les espèces
qui ont vu le jour sur terre, 99,5% se sont éteintes...
I – Présentation de la phylogéographie des ours bruns européens
L'ours se brun de son nom scientifique Ursus actos, a une diversité mitochondriale actuelle très caractérisée. Sur l'ensemble de l'aire de répartition de cette espèce, on voit que la diversité génétique est structuré géographiquement.
On observe environ 13 populations isolées d'ours brun dont certaines sont très menacées et en danger d'extinction. (voir fig ci dessus).
Les tendances négatives dans la taille de la population pourrait être la conséquence des processus démographiques et génétiques. Population de petite taille, faible variabilité génétique et la consanguinité ont un effet négatif.
L'ours brun a eu un déclin démographique, une fragmentation et un isolement qui a probablement affecté la structure génétique des populations survivantes. On mesure la diversité génétique au sein des populations pour avoir une estimation de la taille de la population et de l'augmentation de la consanguinité par génération.
La variabilité de séquence de l'ADNmt a été utilisée pour étudier la génétique des populations intra-spécifiques. ADNmt des vertébrés accumule 5 à 10 fois plus de mutations ponctuelle que les séquences nucléaires, et il ne se recombine pas.
L'analyse de l'ADN mitochondrial peut fournir des informations sur l'ampleur de la divergencegénétique entre les populations d'ours brun en Europe.
Pour l'ours ont a analyser le gène codant pour cytochrome b et de la région D-loop.
Sur cette figure 2, on peut voir les relation phylogénétique entre les différents haplotypes au niveau du cytochrome b.
L' arbre a été enraciné en utilisant l'ours noir d'Amérique en tant que groupe extérieur. L'ours brun des Pyrénées est étroitement lié aux ours d'Italie et de Croatie.
L'ADN mitochondrial est un haploïde, hérité de la mère avec un taille 4x plus petite que l'ADN nucléaire. Il est donc sensibles aux changements démographiques, comme la fragmentation de la population,l'isolement etc... Le temps de génération est estimée à environ 10 ans dans l'ours brun, ce qui signifie que 400 à 600 années d'isolement d'une population de 100 individus a une forte probabilité de ne comprendre qu'un seul haplotype ADNmt due à la dérive aléatoire. Les données historiques indiquent que la population d'Abruzzo a été isolé de l'ours brun alpin pendant environ 400 ans, une conséquence de la transformation de l'habitat et de la persécution humaine qui a causé l'élimination progressive de l'espèce du nord de l'Italie.
Le monomorphisme observés au niveau de l'ADNmt est le résultat plausible de dérive aléatoire et l'extinction des lignées maternelles, depuis l'isolement de la population des Apennins (Abruzzo).
Des ours croates ont révélé la présence de deux haplotypes d'ADNmt, différant en au moins deux positions de nucléotides dans la région D-loop (tableau 3).
La population d'ours bruns des Alpes (trentino) partage son ADN mitochondrial avec les ours croate. La population alpine (Trentino) a probablement été isolé de la population de l'Est pendant environ un siècle.
Les populations d'ours brun européen montrent un écart génétique important séparant populations de l'Est (Roumanie, Russie, la Laponie) et d'autres populations de l'ouest (la Suède, l'Italie, France, Espagne).
Les populations de l'ouest appartiennent à trois grandes lignées maternelles: une lignée nord (Suède); une lignée sud-est (Croatie,Alpes, les Apennins) et une lignée occidentale (Pyrénées et monts Cantabriques).
D'après la phylogéographie des ours brun on suppose que le processus d'extinction aléatoire des haplotypes au sein d'une population doit avoir agi sur une divergence génétique pré-existante entre les populations. Les causes de la divergence de la population ne sont pas perceptibles aujourd'hui, bien que deux processus pourraient avoir produit la phylogéographique actuelle:
•
l'isolement par la distance et / ou•
la recolonisation des habitats appropriés après glaciations du Pléistocène avec les populations provenant de différents refuges.Les modèles décrits phylogéographiquement permette l'identification des principales lignées microévolutifs parmi les populations d'ours, et constituent la justification du choix des animaux pour le repeuplement. Les ours pyrénéo-cantabrique (au niveau des pyrénées) constituent une première unité phylogéographique , elle est subdivisée en quatre sous population.
Une réintroduction est effectuée : trois ours bruns, de la même espèce que les ours des Pyrénées, sont capturés en Slovénie et relâchés dans les Pyrénées centrales en 1996 et 1997. Il était impossible de se servir d'ours en captivité, car ceux-ci ont perdu leur nature sauvage.. Il était donc nécessaire de prélever les animaux depuis un autre pays au sein d'une population sauvage d'ours bruns dont les caractéristiques se rapprochent le plus possible de
celles de nos ours. A partir de critères génétiques, écologiques et sanitaires quatre pays ont d'abord été retenus : la Suède, la Bulgarie, la Slovénie et la Slovaquie. Cependant, la Slovénie représentait le meilleur compromis entre ces différents critères. Les ours issus de la réintroduction se sont adaptés à leur nouveau milieu. Plusieurs naissances ont eu lieu mais également quelques cas de mortalité, dans des proportions qui sont habituellement observées pour l'espèce. Avec les quelques ours de souche pyrénéenne qui vivent entre dans les montagnes, on dénombre actuellement quatorze à dix huit ours bruns sur l'ensemble des Pyrénées
Les ours bruns d'Abruzzo constituent une deuxième unité phylogéographique, avec des caractères uniques ADNmt. Il s'agit probablement d'une population viable, dont le patrimoine génétique doit être préservée. L'application de la protection des ours bruns des Apennins devrait éviter d'intervenir à l'aide d'un repeuplement.
Les populations des Alpes et de Croatie constituent une troisième unité phylogéographique.Le repeuplement des Alpes avec des animaux de Croatie pourrait être un choix génétiquement possible, à partir des informations actuel.
Le séquençage de l'ADN mitochondrial amplifiée par PCR s'est avérée être une méthode efficace d'obtenir des grains fins les données génétiques sur les populations d'ours bruns. La possibilité d'amplifier l'ADN à partir des racines de cheveux ou des excréments collectés dans le domaine élargit considérablement le champ d'application de la génétique moléculaire pour la conservation la biologie.
II. EXEMPLE VEGETALE : LE CHENE D'EUROPE
➔ présentation de sa phylogéographie :
Pour ce document les haplotypes chloroplastique représentent une fiabilité dans le suivi des lignées étant donné qu'on ne prend en compte qu'un exemplaire de chaque gène et non pas les deux (génotype)
Sur ce document on peut voir la répartition des haplotype chloroplastique du chêne en europe, ainsi que le pourcentage de population expriment certains gènes.
On s’aperçoit qu'il y a dominance de l'expression de certains gènes dans différentes régions, on peut donc voir qu'on a trois grande lignée en europe :
• la première à l'ouest avec une dominance du gêne R1b
• la seconde en europe centrale avec le gène R1a
• et le troisième au nord avec le gène N
Et grâce à la phylogéographie on peut retracé la dynamique de cette espèce, et mieux
comprendre son intraspécificitée.
➔ Dynamique de recolonisation :
L'interdisciplinarité dans les sciences de la vie 2006
