La diversité génétique au sein des espèces: un critère important pour comprendre la biodiversité de la florealpine

La diversité génétique intraspécifique n’est que rarement utilisée pour mesurer la biodiversité. Elle représente pourtant un critère approprié pour retracer l’histoire évolutive et évaluer le potentiel d’adaptation d’une espèce donnée dans un environnement en mutation. Le projet international IntraBioDiv s’est intéressé à vérifier si, au sein de la flore alpine, la diversité intraspécifique est corrélée avec d’autres paramètres de la biodiversité. L’objectif de ce projet appliqué à la biologie de la conservation était d’examiner si la prise en compte de la diversité génétique intraspécifique pouvait améliorer les mesures de protection de la biodiversité.

La richesse en espèces est aujourd’hui le critère le plus fréquemment utilisé pour évaluer la biodiversité. La diversité intraspécifique, c’est-à-dire la diversité génétique au sein d’une espèce, n’est que rarement prise en compte, bien qu’elle détermine le potentiel d’évolution et d’adaptation d’une espèce donnée face à des modifications de son environnement. Afin de vérifier dans quelle mesure les différents critères de la biodiversité concordent, le projet IntraBioDiv a étudié, pour la flore alpine, les relations entre la diversité intraspécifique et la richesse en espèces et en habitats. Cette analyse a permis de définir des critères pour sélectionner les mesures destinées à protéger la diversité intraspécifique.

Financé par l’Union Européenne, ce projet international a été mené par une équipe internationale regroupant 17 organismes de recherche dans 10 pays européens. La région étudiée s’étend sur tout l’arc Alpin et les Carpates. Le projet a été lancé et coordonné par Pierre Taberlet (Université de Grenoble).

Les objectifs du projet étaient les suivants:

• mettre en évidence et expliquer les relations entre la diversité intra- et interspécifique au sein de la flore ainsi qu’entre ces deux critères et la diversité des habitats;
• estimer si le réseau actuel de réserves naturelles dans les Alpes et les Carpates couvre de manière satisfaisante l’ensemble de la biodiversité, y compris la diversité génétique intraspécifique.

Nous avons examiné les questions suivantes dans les Alpes et les Carpates:

• existe-t-il une relation statistiquement significative entre la diversité intraspécifique et la diversité interspécifique ?
• Les régions présentant une grande proportion d’espèces endémiques sont-elles également caractérisées par une importante diversité intraspécifique? Par ailleurs, ces régions présentent-elles une plus grande probabilité d’abriter des variants intraspécifiques ou interspécifiques rares (c’est-à-dire comprenant respectivement des types génétiques ou des espèces peu fréquents dans l’aire de distribution étudiée)?
• Peut-on estimer la diversité intra- et interspécifique à partir d’indices de diversité des habitats ?

• Alvarez N, Thiel-Egenter C, Tribsch A, Manel S, Taberlet P, Küpfer P, Holderegger R, Brodbeck S, Gaudeul M, Gielly L, Mansion G, Negrini R, Paun O, Pellecchia M, Rioux D, Schönswetter P, Schüpfer F, Van Loo M, Winkler M, Gugerli F, IntraBioDiv consortium 2009. Biogeographic history of alpine plants: substrate ecology drives genetic structures. Ecology Letters 12: 632–640.

• Gugerli F, Englisch T, Niklfeld H, Tribsch A, Mirek Z, Ronikier M, Zimmermann NE, Holderegger R, Taberlet P, IntraBioDiv Consortium 2008. Relationships among levels of biodiversity and the relevance of intraspecific diversity in conservation – a project synopsis. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 10: 259–281.

• Jay F, Manel S, Alvarez N, Durand E, Thuiller W, Holderegger R, Taberlet P, François O 2012. Forecasting changes in population genetic structure of Alpine plants in response to global warming. Molecular Ecology 21: 2354–2368.

• Manel S, Gugerli F, Thuiller W, Alvarez N, Legendre P, Holderegger R, Gielly L, Taberlet P, IntraBioDiv Consortium 2012. Broad-scale adaptive genetic variation in alpine plants is driven by temperature and precipitation. Molecular Ecology 21: 3729–3738.
• Taberlet P, Zimmermann NE, Englisch T, Tribsch A, Holderegger R, Alvarez N, Niklfeld H, Mirek Z, Moilanen A, Ahlmer RW, Ajmone-Marsan P, Bona E, Bovio M, Choler P, Cieślak E, Coldea G, Colli L, Cristea V, Dalmas J-P, Frajman B, Garraud L, Gaudeul M, Gielly L, Gutermann W, Jogan N, Kagalo AA, Korbecka G, Küpfer P, Lequette B, Letz RD, Manel S, Mansion G, Marhold K, Martini F, Negrini R, Niño F, Paun O, Pellecchia M, Perico G, Piekos-Mirkowa H, Prosser F, Puscas M, Ronikier M, Scheuerer M, Schneeweiss GM, Schönswetter P, Schratt-Ehrendorfer L, Schüpfer F, Selvaggi A, Steinmann K, Thiel-Egenter C, van Loo M, Winkler M, Wohlgemuth T, Wraber T, Gugerli F, IntraBioDiv Consortium 2012. Genetic diversity in widespread species is not congruent with species richness in alpine plant communities. Ecology Letters 15: 1439–1448.

• Thiel-Egenter C, Alvarez N, Holderegger R, Tribsch A, Englisch T, Wohlgemuth T, Colli L, Gaudeul M, Gielly L, Jogan N, Linder HP, Negrini R, Niklfeld H, Pellecchia M, Rioux D, Schönswetter P, Taberlet P, van Loo M, Winkler M, IntraBioDiv Consortium, Gugerli F 2011. Break zones in the distributions of alleles and species in alpine plants. Journal of Biogeography 37: 772–782.

• Thiel-Egenter C, Gugerli F, Alvarez N, Brodbeck S, Cieslak E, Colli L, Englisch T, Gaudeul M, Gielly L, Korbecka G, Negrini R, Patrini M, Paun O, Pellecchia M, Rioux D, Ronikier M, Schönswetter P, Schüpfer F, Taberlet P, Tribsch A, Van Loo M, Winkler M, Holderegger R, IntraBioDiv Consortium 2009. Effects of life history traits on high-mountain plant genetic diversity: a multi-species, large-scale study across the Alps and the Carpathians. Global Ecology & Biogeography 18: 78–87.

• Thiel-Egenter C, Holderegger R, Brodbeck S, IntraBioDiv Consortium, Gugerli F 2009. Concordant genetic breaks, identified by combining clustering and tessellation methods, in two co-distributed alpine plant species. Molecular Ecology 18: 4495–4507.

• Tribsch A, Englisch T, Gugerli F, Holderegger R, Niklfeld H, Steinmann K, Thiel-Egenter C, Zimmermann NE, Taberlet P, IntraBioDiv Consortium 2010. Integrating data across biodiversity levels; the project IntraBioDiv. In: Körner C, Spehn EM (eds.), Data Mining for Global Trends in Mountain Biodiversity, 89–105. CRC/Taylor & Francis, Boca Raton.

• Alvarez, N., Arrigo, N., IntraBioDiv Consortium 2008. An R (CRAN) scripts collection for computing genetic structure similarities based on STRUCTURE 2 outputs. Molecular Ecology Resources 8: 757–762.

• Alvarez N, Manel S, Schmitt T, IntraBioDiv Consortium 2012. Contrasting diffusion of Quaternary gene pools across Europe: the case of the arctic-alpine Gentiana nivalis L. (Gentianaceae). Flora 207: 408–413.

• Coldea G, Stoică I-A, Puşcaş M, Ursu T, Oprea A, IntraBioDiv Consortium 2009. Alpine–subalpine species richness of the Romanian Carpathians and the current conservation status of rare species. Biodiversity and Conservation 18: 1441–1458.

• Ehrich D, Gaudeul M, Assefa A, Koch M, Mummenhoff K, Nemomissa S, IntraBioDiv Consortium, Brochmann C 2007. Genetic consequences of Pleistocene range shifts: contrast between the Arctic, the Alps and the East African mountains. Molecular Ecology 16: 2542–2559.

• Manel S, Berthoud F, Bellemain E, Gaudeul M, Luikart G, Swenson JE, Waits LP, Taberlet P, IntraBioDiv Consortium 2007. A new individual-based spatial approach for identifying genetic discontinuities in natural populations. Molecular Ecology 16: 2031–2043.

• Meirmans PG, Goudet J, IntraBioDiv Consortium, Gaggiotti OE 2011. Ecology and life history affect different aspects of the population structure of 27 high-alpine plants. Molecular Ecology 20: 3144–3155.

• Mraz P, Gaudeul M, Gielly L, Choler P, Taberlet P, IntraBioDiv Consortium 2007. Genetic structure of Hypochaeris uniflora (Asteraceae) suggests vicariance in the Carpathians and rapid post-glacial colonization of the Alps from an eastern Alpine refugium. Journal of Biogeography 34: 2100–2114.

• Paun O, Schönswetter P, Winkler M, IntraBioDiv Consortium, Tribsch A 2008. Historical divergence versus contemporary gene flow: evolutionary history of the calcicole Ranunculus alpestris group (Ranunculaceae) in the European Alps and the Carpathians. Molecular Ecology 17: 4263–4275.

• Ronikier M, Cieślak E, Korbecka G 2008. High genetic differentiation in the alpine plant Campanula alpina Jacq. (Campanulaceae): evidence for glacial survival in several Carpathian regions and long isolation between the Carpathians and the Eastern Alps. Molecular Ecology 17: 1763–1775.

• Tribsch A, Taberlet P, IntraBioDiv Consortium 2006. The EU-Project IntraBioDiv – Tracking surrogates for intraspecific biodiversity: towards efficient selection strategies for the conservation of natural genetic resources using comparative mapping and modelling approaches. In: Price MA (ed.), Global Change in Mountain Regions, 148–150. Sapiens Publishing, Duncow, Kirkmahoe, Dumfrieshire.

• Winkler M, Tribsch A, Paun O, Englisch T, IntraBioDiv Consortium, Schönswetter P 2010. Pleistocene distribution range shifts were accompanied by breeding system divergence within Hornungia alpina (Brassicaceae) in the Alps. Molecular Phylogenetics and Evolution 54: 571–582.

• Laboratoire d'Ecologie Alpine, Université Joseph Fourier
• Istituto di Zootecnica, Università Cattolica del S. Cuore
• Laboratoire de Botanique Evolutive, Université de Neuchâtel
• Institute of Botany, University of Vienna
• Institute of Botany, University of Regensburg
• Univerza v Ljubljani
• Conservatoire Botanique National Alpin - CBNA
• Dipartimento di Biologia, Università di Trieste
• Institute of Botany of Slovak Academy of Sciences
• Institutul de Cercetari Biologice
• Institute of Botany, Polish Academy of Sciences
• Medias-France/IRD
• Parc national du Mercantour
• Parco Naturale Alpi Marittime
• Museo Civico, Rovereto
• Istituto per le Piante da Legno e l'Ambiente
• Institute of Ecology of the Carpathians N.A.S. of Ukraine
• Naturmuseum Südtirol, Museo Scienze Naturali Alto Adige