2021-05-01 - Zoom sur l’UMR 5174 « Evolution et Diversité Biologique » !
Ce laboratoire toulousain cherche à comprendre les processus écologiques et évolutifs qui génèrent et maintiennent la diversité biologique des individus, des populations et des communautés. Avec ses trois équipes, son organisation interne et ses collaborations à l’international, il mène des recherches importantes pour préserver la biodiversité sur le long terme.
Dans le contexte actuel de déclin global de la biodiversité, il est primordial de déterminer dans quelle mesure l’extinction des espèces en danger modifiera les caractéristiques fonctionnelles des plantes comme des animaux. Dans une étude publiée dans la revue Science Advances le 26 mars 2021, un consortium international de chercheurs, impliquant notamment des scientifiques du laboratoire Évolution et Diversité Biologique (EDB–CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD), montre que l’extinction des espèces considérées « en danger » par l’Union Internationale de Conservation de la Nature (UICN) modifierait significativement la gamme des fonctions assurées par les plantes, les mammifères, les oiseaux, les amphibiens, les reptiles et les poissons d’eau douce à l’échelle du globe. Ces modifications dues majoritairement à l’extinction de grandes espèces à durée de vie longue et à faible fécondité pourraient altérer le rôle que jouent ces organismes dans le fonctionnement des écosystèmes. Encore un constat qui confirme la fragilité de la biodiversité de la Terre…
Très dynamique, l’UMR 5174 « Evolution et Diversité Biologique » (EDB) axe sa mission scientifique vers l’écologie évolutive, les populations et des communautés, vers la promotion de la connaissance à l’interface entre la biologie et le changement global, et vers la construction des concepts fondamentaux de la biologie évolutive. Ses recherches portent sur l’évolution, l’écologie, le comportement des animaux, la biologie des populations, la biodiversité, la biologie des invasions, les services écosystémiques et la biogéographie.
Trois équipes et un plateau technique transversal
L’UMR 5174 « Evolution et Diversité Biologique » a été créée le 1er janvier 2003 à l’instigation de l’InEE (Institut Ecologie et Environnement du CNRS). Il s’agissait de regrouper des chercheurs du CNRS et enseignants-chercheurs de l’Université Toulouse 3 et de l’Ecole Nationale Supérieure de l’Enseignement Agricole non seulement sur la base d’intérêts scientifiques communs mais aussi sur le constat d’une grande complémentarité, tant conceptuelle que technique en écologie et en biologie évolutive. Depuis, l’Unité développe des recherches pour comprendre la dynamique de la biodiversité, les relations entre la biodiversité et les services écosystémique et anime le master Biologie, Ecologie et Evolution.
Les équipes de l’Unité :
L’équipe AQUAECO étudie les processus qui structurent la composition et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, incluant les rivières, les lacs et les zones humides. Les recherches concernent les poissons d’eau douce mais également les parasites de poissons, les écrevisses ou les diatomées L’équipe développe des approches conceptuelles pour comprendre les processus qui génèrent et maintiennent la diversité biologique des écosystèmes aquatiques d’eau douce et l’impact des changements globaux. Elle cherche aussi à comprendre les processus de diversification et d’évolution des niches des poissons à l’échelle du globe, et comment la diversité inter-individuelle contribue à la structure et au fonctionnement des écosystèmes. Les travaux en cours concernent l’impact des stress multiples sur la diversité génétique et phénotypique des populations de poissons, et la manière selon laquelle les espèces envahissantes, les changements d’utilisation des terres et la surpêche modifient la structure et le fonctionnement des communautés locales des poissons. Les recherches combinent des travaux de terrain, des approches expérimentales, ainsi que des approches fondées sur des bases de données globales et continentales.
L’équipe DEEP cherche à comprendre les processus de genèse et de maintien de la biodiversité en s’appuyant sur des systèmes d’études variés, tempérés comme tropicaux, avec une expertise sur les arthropodes, plantes, champignons et vertébrés. L’équipe s’appuie également sur les outils émergents du séquençage d’ADN. Parmi les thèmes de recherche à l’interface entre écologie et évolution, les travaux en cours s’intéressent aux marques de sélection sur le génome des espèces sauvages, aux effets de l’anthropisation sur la structure génétique des populations rares. L’équipe documente l’origine de la biodiversité par des approches de phylogéographie et de biogéographie comparative. En écologie des communautés, elle développe des recherches sur les interactions entre espèces (pollinisation, associations planteschampignons). Finalement, l’équipe DEEP cherche à comprendre les liens entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes, avec un focus sur la quantification de services écosystémiques comme le stockage de carbone dans les forêts ou la pollinisation. Ils contribuent aussi à développer des outils rapides de recensement de la biodiversité grâce au séquençage à haut débit d’échantillons de l’environnement (e-ADN).
L’équipe PRADA étudie les pressions de sélection résultant des interactions des organismes avec leur environnement biotique et abiotique. Les chercheurs s’intéressent à la manière dont les réponses à la sélection peuvent être modifiées par des compromis entre les traits d’histoire de vie, l’hérédité de caractères, et les interactions entre les processus écologiques et évolutifs, également appelées dynamiques éco-évolutives des interactions. PRADA explore trois axes de recherche : l’écologie et l’évolution des défenses dans les interactions antagonistes, l’écologie intrahôte et l’évolution des micro-organismes, et l’émission, la réception et le traitement d’informations en milieu biologique. Ils étudient comment des conditions environnementales particulières peuvent entraîner des modifications évolutives des interactions entre organismes, inversement comment des modifications évolutives des interactions entre organismes peuvent modifier les conditions environnementales, et finalement comment les processus écologiques et évolutifs des interactions biologiques se répondent.
Le Plateau technique de biologie moléculaire et microbiologie est une structure transversale qui regroupe tous les ingénieurs et techniciens en microbiologie et microbiologie de l’Unité. Ils appuient les différents projets de recherche, gèrent les collections biologiques de l’Unité dans le respect des règles prescrites par la Loi pour la reconquête de la biodiversité, de la nature et des paysages qui transcrit dans le droit français le protocole de Nagoya. Ce protocole s’axe sur l’accès aux ressources génétiques des « plantes, animaux, bactéries ou autres organismes dans un but commercial, de recherche ou autre objectifs » et le partage juste et équitable de ces avantages, cadre d’un accord international sur la biodiversité entré en vigueur depuis 2014.
Les ingénieurs du plateau sont au front des recherches visant à développer des méthodes rapides d’évaluation de la biodiversité à partir de l’extraction de traces d’ADN des sols ou de l’eau des cours d’eau.
Le Service commun de l’Unité, six personnes sous la conduite de la Secrétaire générale, assure la gestion administrative et financière, la communication et l’appui informatique.
L’Unité EDB publie entre 100 et 150 articles scientifiques par année dans des revues internationales à comité de lecture. Lors de la dernière évaluation réalisée par l’HCERES (Haut Conseil de l’évaluation de la recherche et de l’enseignement supérieur) couvrant la période 2014 à juin 2019, les chercheurs d’EDB ont publié 618 articles de recherche. De ce nombre, 547 (89%) se trouvent facilement dans Web of Science à l’aide de balises d’adresse et de mots clés comme « Toulouse », « EDB », « UMR5174 ». Ces publications ont été citées 6738 fois (source : Web of Science). Quinze de ces articles sont « hautement cités », et l’un d’entre eux est un « hot topic » selon Web of Science. Trente pour cent de ces articles ont été publiés dans des revues dont le facteur d’impact varie de 3 à 5, ce qui correspond à d’excellentes revues spécialisées en écologie et en évolution (26 % dans des revues dont le facteur d’impact est > 5). Fait encore plus remarquable, 10 % de la production de l’Unité apparaît dans les meilleures revues (facteur d’impact > 9) telles que Current Biology (2 articles), PNAS (7 articles), Ecology Letters (13 articles), Trends in Ecology and Evolution (8 articles) ou encore Science (5 articles). Ces informations montrent que l’Unité est active et dynamique et qu’elle participe activement à la constitution et à l’évolution du corpus des connaissances en écologie. Outre ces publications, les chercheurs de l’Unité sont très actifs pour vulgariser leurs travaux dans la presse, les émissions de radio et de télévision. Ils bénéficient de l’appui d’un chargé de communication qui anime, notamment le compte Twitter de l’Unité (de @EDB_Lab).
L’EDB est membre du LabEX TULIP dont l’objectif est de développer une théorie généralisée des interactions entre organismes (www.labex-tulip.fr) auquel est adossée une Ecole Universitaire de Recherche (EUR). Le LabEX TULIP vise à développer une théorie globale des interactions entre organismes afin d’étudier des organismes vivants. LabEx et EUR sont des instruments financés par le PIA destiné à supporter la recherche et la formation par la recherche d’excellence. Par ailleurs, EDB est membre et assure le pilotage scientifique du LabEx CEBA (Centre d’Etude de la Biodiversité Amazonienne). Ce LabEx est une des initiatives de recherche les plus importantes pour comprendre la biodiversité extraordinaire du bassin de l’Amazone et le rôle de cette forêt dans le cycle du carbone.
Une organisation rôdée
L’UMR 5174 « Evolution et Diversité Biologique » compte 105 personnes, dont 50% sont des personnels statutaires et 50% sont des personnels sous contrats (ingénieur ou technicien en appui à la recherche, à la gestion financière ou à l’informatique ; post doctorants ou chercheurs sous contrat dans le cadre d’un projet ; étudiants en thèse). Les personnels statutaires sont représentés par 26 enseignants-chercheurs (essentiellement de l’Université Toulouse 3 mais aussi de l’Ecole Nationale Supérieure de l’Enseignement Agricole -Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation-, des chercheurs du CNRS et de l’IRD ainsi que des agents techniques de ces structures et de l’université).
Basé sur le Campus de Rangueil, de l’Université Toulouse 3, dans le bâtiment 4R1 dont la façade est ornée d’une carte géante de la végétation de France, EDB occupe 1228 m2, comprenant 468 m2 de laboratoire de biologie moléculaire et d’expérimentation avec des plantes et des animaux, mais aussi 639 m2 de bureaux et 104 m2 dédiés au stockage du matériel. L’Unité dispose d’un plateau technique de biologie moléculaire et d’installation qui permettent de cultiver des plantes et d’élever des insectes (drosophiles, teigne de la cire, pucerons, cochenilles, coccinelles) ou des crustacés (écrevisses) pour des expériences de comportement. Toutes les étapes d’extraction et de préparation de l’ADN se font au plateau technique tandis que le séquençage se fait avec un partenariat extérieur qui varie selon les spécificités du projet.
A l’horizon 2025
Les thèmes de recherche portés par l’Unité sont d’une très grande actualité puisque l’effondrement de la biodiversité se poursuit à grande vitesse. Dans ce contexte, l’objectif de l’Unité est de poursuivre la production de connaissances sur l’état de la biodiversité pour soutenir une action politique en vue de sa protection. Plusieurs chercheurs de l’Unité participent aux efforts des agences internationales (IPBES, notamment). Dans le cadre du projet HCERES de l’Unité pour la période 2021-2025, plusieurs pistes sont évoquées :
« Au cours des cinq prochaines années, nous prévoyons que la technologie de séquençage portable sera plus abordable, ce qui lèvera un obstacle majeur à la recherche sur les espèces non codées. Nous prévoyons également que les techniques de réduction du génome qui permettent le séquençage de nombreuses personnes ou populations à la fois (telles que RADseq) seront remplacées par des méthodes plus fiables de reséquençage du génome à l’aide de la plateforme NovaSeq 6000, ou des séquenceurs légers comme l’iSeq 100, à l’illumina, ou l’incroyablement petit SmidgION, conçu pour être alimenté et utilisé sur un smartphone.
Nous chercherons à renforcer les liens existants avec les unités de recherche de l’Observatoire Midi Pyrénées, notamment EcoLab, CESBIO et GET. Nous chercherons également à explorer comment les produits générés par le Centre national d’études spatiales (CNES) peuvent être pertinents pour les connaissances régionales et mondiales en science de la biodiversité… Parmi les opportunités fantastiques disponibles aujourd’hui, la constellation de satellites Sentinel offre une couverture sans précédent et revisite la fréquence du globe entier, les radars actifs sont utiles pour explorer la réponse des écosystèmes aux changements climatiques, et la prochaine technologie hyperspectrale pourrait permettre de générer des cartes de la biodiversité à partir de l’espace. » Dans cette optique, l’Unité EDB a entamé une réflexion pour inscrire son activité de recherche dans les grands défis de société (réduction de l’empreinte carbone de l’Unité, réduction des déchets) en nommant deux personnes chargées d’animer cette réflexion. EDB est engagée dans une réflexion de convergence avec une autre Unité d’écologie de Toulouse (Laboratoire « Ecologie fonctionnelle et Environnement ») afin de rassembler les forces de recherche et de formation en écologie, évolution et environnement de Toulouse en une seule structure. A suivre !
M. HASLÉ
Contact :
UMR 5174 « Evolution et Diversité Biologique »
Tél. : +33 (0) 5 61 55 73 84
edb.contact@univ-tlse3.fr
https://edb.cnrs.fr/
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