Armando Espinosa-Prieto

AquaADN - L'ADN environnemental comme descripteur des plantes aquatiques et indicateur environnemental

État
En cours
Débutée en
09/2020
Discipline(s)
Écologie
Encadrants
Jean-Nicolas Beisel | Laurent Hardion
Laboratoire
LIVE UMR 7362 - UNISTRA
Financement
ENGEES (1/2) + dossier déposé pour autre 1/2

Ce projet doctoral repose sur le développement d’une méthode innovante d’inventaire des plantes aquatiques et des zones humides basée sur l’étude de leur ADN environnemental (ADNe) capturé dans l’eau.

Les plantes aquatiques sont de véritables clés de voute des hydrosystèmes composant la structure physique du milieu, régulant la qualité de l’eau (oxygénation de l’eau, régulation de la température, cycles de la matière) et servant d’habitat et de nourriture à de nombreux organismes (invertébrés, poissons, microorganismes). De plus, elles comprennent de nombreuses espèces menacées à conserver en priorité (e.g. ~ la moitié de la liste rouge de la flore menacée d’Alsace), mais aussi des espèces invasives dont la détection doit être la plus précoce possible, et la gestion soumise au contexte réglementaire européen de 2014. Enfin, les plantes aquatiques sont utilisées comme bio-indicateurs pour évaluer le bon état écologique des rivières et des lacs suivant la directive cadre sur l’eau (indices IBMR et IBML ; 2000/60/CE). Pour ces raisons, la détection et l’inventaire de ces espèces doivent être améliorées et standardisées, ce que nous voulons réaliser à l’aide de méthodes basées sur l’ADNe. Les objectifs de ce travail doctoral sont triples :

  • Développer une approche innovante d’inventaire végétal des zones humides.

    L’objectif est de détecter des plantes aquatiques et de zones humides à partir de la détection de leur ADN dissous dans le milieu et du code-barre génétique de ces espèces, sans devoir les observer in situ. La pertinence d’une telle approche a été démontrée récemment pour les poissons et les diatomées, mais le transfert méthodologique reste à faire pour les végétaux. A terme, la standardisation d’une telle méthode représenterait un gain de temps considérable et une meilleure résolution en diagnostic environnemental.

  • Cribler spatialement la présence d’espèces cibles.

    Il s’agit de repérer des espèces patrimoniales difficilement détectables à l’œil nu, et de détecter précocement des appariations d’espèces aquatiques invasives. En effet, cette approche est particulièrement intéressante pour détecter des espèces rares ou des espèces qui sont au début d’une phase de colonisation d‘un milieu sans avoir besoin de prospecter ce milieu d’une manière intensive, chronophage et quelque fois destructrice.

  • Diagnostiquer l’état écologique par l’ADNe dans des contextes de bioindication et restauration.

    Nous souhaitons mettre au point une approche diagnostic de l’ADNe à travers des projets de bioindication et de restauration écologique en cours dans notre équipe de recherche. Notre équipe travaille actuellement sur différents projets de restauration écologique et de bio-indication en Région Grand-Est, sur lesquels nos inventaires de terrain sont en cours. L’utilisation d’une approche basée sur de l’ADNe nous permettra de calibrer notre méthodologie en comparant les inventaires moléculaires aux inventaires macroscopiques, afin d’évaluer la fiabilité et les apports de l’approche ADNe dans les diagnostics environnementaux.

Cette thèse sera réalisée en collaboration avec une startup prometteuse basée à Namur, e-Biom, spécialisée dans l’étude de l’ADNe, afin de bénéficier de leurs compétences en analyse moléculaire, ainsi qu’avec l’UMR Génétique Moléculaire Génomique Microbiologie (UMR 7156 CNRS – UNISTRA) pour leur expertise en génétique environnementale. Afin de déterminer les espèces patrimoniales prioritaires à cibler dans l’environnement, nous travaillerons étroitement avec le futur Conservatoire Botanique National Nord-Est, ainsi qu’avec les différents gestionnaires des sites d’étude.

Ces apports sont essentiels pour faire face aux transitions que nous sommes en train de vivre (changement climatique, transition agro-écologique, transition économique) et qui vont fortement influencer la biodiversité. Les hydrosystèmes les plus menacés sont ceux sont placés le plus en amont, au niveau des têtes de bassin et des résurgences phréatiques, possédant théoriquement les eaux les plus oligotrophes, les plus froides et à la meilleure qualité qui soit. L’acquisition de nouvelles connaissances fondamentales sur la distribution de ces espèces permettra d’améliorer leur conservation en région Grand-Est et la restauration des hydrosystèmes oligotrophes patrimoniaux qu’elles occupent.

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