Adaptation rapide d’espèces exotiques envahissantes dans différents environnements
Les espèces exotiques envahissantes constituent l’une des plus grandes menaces envers la biodiversité. Introduites accidentellement ou délibérément dans un environnement qui ne leur est pas propre, elles ont un impact négatif sur ce celui-ci. Leurs rapides adaptation et évolution en réponse aux facteurs de stress environnementaux peuvent entraîner des changements considérable dans leurs capacités invasives, et les recherches sur le sujet font cruellement défaut. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet EvoTox coordonné par Jehan-Hervé Lignot du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) s’est penché sur ce phénomène. L’équipe a étudié trois populations d’écrevisses rouges de Louisiane (Procambarus clarkii, ou P. clarkii) dans différents environnements et en laboratoire afin d’évaluer l’impact des facteurs de stress sur les phénotypes et les génotypes.
L’écrevisse, un système modèle d’adaptation évolutive rapide
Les processus évolutifs et l’adaptation rapide ont été associés à l’augmentation de la capacité invasive des espèces exotiques envahissantes. Les mécanismes n’ont toutefois pas fait l’objet d’études poussées. L’écrevisse rouge de Louisiane est un vecteur de la peste des écrevisses. Elle est également responsable de la disparition à grande échelle des écrevisses européennes indigènes. «Nous avons étudié trois populations de P. clarkii différentes. Deux d’entre elles sont des populations côtières confrontées à des changements de salinité similaires et à des degrés de pollution différents, principalement imputables aux herbicides. La première est une population d’eau douce qui n’a jamais connu aucun de ces deux facteurs.. Nous avons cherché à identifier et à comparer les mécanismes moléculaires et physiologiques spécifiques des principales adaptations locales rapides», explique Jehan-Hervé Lignot.
Des changements dépendant de l’environnement chez les écrevisses
Diana Martínez Alarcón, boursière du MSCA, a étudié les différences moléculaires et physiologiques entre les individus recueillis dans ces différents environnements isolés, puis les a soumis à des tests en laboratoire. Ils ont notamment été soumis à une pollution sublétale aiguë (à l’aide d’un cocktail d’herbicide et de pesticide), à des changements brusques de salinité et à un facteur de stress consistant en une exposition à de l’eau douce polluée suivie d’une augmentation de la salinité). Les données physiologiques reprenant les taux de consommation d’oxygène, le comportement, l’équilibre acido-basique et l’équilibre hydrominéral ont démontré une faible variabilité individuelle de la consommation d’oxygène et une faible diversité génétique de la population côtière de Camargue. En revanche, la population d’eau douce et l’autre population côtière affichaient une forte variabilité individuelle. Cela suggère une adaptation locale spécifique dans la consommation d’oxygène et du génome. De plus, «la population d’eau douce est la seule à présenter une altération de l’équilibre hydro-osmotique et une modification de l’activité des protéases dans la glande digestive (hépatopancréas) dues à l’exposition aux polluants. Ces résultats ont révélé des réponses phénotypiques différentes, suggérant des adaptations locales à différents environnements au niveau de la population. Qui plus est, les individus prélevés dans l’environnement côtier le plus pollué de Camargue ont affiché une diminution remarquable des gènes, en particulier dans les branchies, comme l’a révélé une analyse transcriptomique de l’hépatopancréas et des branchies de tous les groupes», explique Diana Martínez Alarcón.
L’évolution rapide des espèces exotiques envahissantes
EvoTox s’est concentré sur l’évolution rapide des espèces exotiques envahissantes – lorsqu’un changement génétique se produit assez rapidement pour avoir un impact mesurable sur un trait écologique. Il est notoire que des changements rapides peuvent se produire chez ces espèces. «En étudiant une espèce exotique envahissante dans différents environnements, soumise à différents facteurs de stress, à la fois en milieu naturel et en laboratoire, EvoTox a commencé à démêler les moteurs et les effets de l’évolution rapide et a démontré qu’une même espèce peut présenter des réponses physiologiques et des structures génétiques différentes dans des environnements différents.» Les connaissances acquises permettront d’éclairer les futures études sur les processus d’évolution rapide des espèces exotiques envahissantes, et ainsi d’améliorer l’évaluation et la gestion des risques et mieux protéger la biodiversité mondiale.
Mots‑clés
EvoTox, écrevisses, espèces exotiques envahissantes, biodiversité, évolution rapide, facteurs de stress, pollution, adaptation rapide, génétique, hépatopancréas, P.clarkii
