Unité d’accueil : EDYSAN (UMR 7058 CNRS – Université de Picardie Jules Verne)
Durée : 6 mois – Période : entre février et juillet 2027
Niveau : Master 2 – Écophysiologie végétale, biologie végétale, écologie fonctionnelle ou disciplines apparentées
Lieu : Amiens (80)

Contexte

L’ampleur et la rapidité des changements climatiques et leurs conséquences sur le dépérissement forestier conduisent les sylviculteurs à adapter leurs pratiques et à développer différentes stratégies d’adaptation. Face aux doutes sur les capacités d’adaptation spontanée des peuplements actuels aux rapides changements climatiques, la stratégie privilégiée consiste à remplacer des essences actuellement en place par d’autres, supposées pré-adaptées aux climats futurs, en faisant appel à la migration assistée de génotypes ou d’espèces venant de régions plus méridionales, et/ou à la translocation d’espèces depuis d’autres continents où elles ont évolué sous des climats similaires à ceux se mettant en place en France. L’introduction de nouvelles essences dans les peuplements forestiers indigènes représentent un « choc biotique » qui impacte inévitablement la biodiversité locale, le fonctionnement de l’écosystème et les biens et services qu’il délivre. La caractérisation, voire la quantification, des impacts en termes de bénéfices et de risques pour la biodiversité et la multifonctionnalité des forêts est un défi majeur qu’il est urgent de relever, qui contribuera à fournir une aide à la décision en matière de choix sylvicoles pour les forêts françaises. Le présent projet propose de relever ce défi, via l’élaboration et la validation d’outils de suivi de ces impacts qui soient simples et peu coûteux à mettre en oeuvre. La preuve de concept sera obtenue à l’aide d’un panel limité d’espèces feuillues et résineuses, indigènes et exotiques, pures et en mélange. Cette étude s’inscrit dans le cadre plus global du projet MADE IN France (Modéliser les Assemblages d’essences et les Dynamiques forestières en Environnement INcertain de France hexagonale) financé par le programme de recherche « résilience des forêts » PEPR FORESTT (Plan Investissement Avenir France 2030.

Objectifs du stage

L'objectif général de ce stage est d'évaluer les effets de la présence d'une espèce végétale exotique envahissante sur la physiologie d'espèces ligneuses cooccurrentes et d'identifier des indicateurs simples permettant de détecter et de quantifier ces effets.

Le travail s'articulera autour de trois objectifs complémentaires :

1. Caractériser les réponses physiologiques d'espèces ligneuses indigènes en présence et en absence d'une espèce exotique envahissante.
2. Identifier les mécanismes physiologiques et biochimiques associés aux éventuelles contraintes induites par cette interaction.
3. Évaluer la pertinence d'indicateurs simples et peu coûteux, en les confrontant à des mesures physiologiques plus approfondies et, éventuellement, à des marqueurs moléculaires.

Approche expérimentale et méthodologie

Le stage reposera sur une expérimentation conduite en conditions contrôlées ou semicontrôlées,
complétée par des observations de terrain.
Les espèces modèles envisagées sont le Chêne rouge, le Chêne sessile, le Robinier fauxacacia, le Pin sylvestre, le Pin weymouth, et le Douglas. Différentes modalités expérimentales seront mises en place afin de comparer les performances des plantes indigènes cultivées seules et en présence de l'espèce exotique envahissante. Les conditions de culture seront suivies afin de distinguer, autant que possible, les effets de l'interaction biologique de ceux liés aux variations environnementales. Les
expérimentations in natura complèteront les observations.

Un premier ensemble de mesures visera à caractériser rapidement l'état physiologique des plantes à partir de méthodes accessibles et facilement transposables sur le terrain :

• Estimation de la teneur relative en chlorophylle.
• Mesures de fluorescence chlorophyllienne et d'efficacité photochimique du
  photosystème II.
• Évaluation éventuelle d'indices optiques de végétation.
   

Ces observations seront complétées par des analyses visant à identifier les mécanismes
physiologiques sous-jacents :

• Mesures des échanges gazeux foliaires (assimilation nette du CO₂, conductance stomatique, transpiration).
• Dosage de la proline, impliquée notamment dans les réponses aux contraintes osmotiques.
• Quantification de pigments foliaires, notamment les anthocyanes.
   

Un volet exploratoire de biologie moléculaire complètera l’approche. Il consistera à collecter des échantillons foliaires destinés à l'extraction d'ARN, puis à étudier l'expression de gènes associés à la photosynthèse, au métabolisme antioxydant et aux réponses aux stress abiotiques.

Une approche transcriptomique (RNA-seq), ou une analyse ciblée par RT-qPCR, pourra permettre d'identifier des voies biologiques affectées par la présence de l'espèce exotique envahissante et d'examiner leur cohérence avec les réponses physiologiques et biochimiques mesurées.
 

Analyse des données et valorisation

Les données obtenues feront l'objet d'analyses statistiques visant à :

• Comparer les réponses des plantes entre les différentes modalités expérimentales.
• Identifier les variables physiologiques les plus sensibles à la présence de l'espèce envahissante.
• Évaluer les relations entre indicateurs simples, paramètres biochimiques et réponses moléculaires.
• Déterminer si un nombre restreint de mesures non destructives permet de prédire les altérations physiologiques observées.

L'objectif final sera de proposer un protocole simplifié d'évaluation de l'impact physiologique des plantes exotiques envahissantes, mobilisable dans le cadre de suivis écologiques ou de travaux de recherche sur les invasions biologiques.
 

Compétences développées

Ce stage permettra à l'étudiant(e) d'acquérir ou d'approfondir des compétences en :

• Conception et conduite d'expérimentations en écophysiologie végétale.
• Utilisation d'instruments de mesure de la photosynthèse et de la fluorescence chlorophyllienne.
• Mise en œuvre de dosages biochimiques sur matériel végétal.
• Initiation aux techniques de biologie moléculaire et à l'analyse de l'expression génique.
• Traitement statistique et interprétation de données expérimentales (R).
• Analyse critique de la littérature scientifique et rédaction scientifique.

Profil recherché

Nous recherchons un(e) étudiant(e) de Master 2 présentant de solides connaissances en physiologie végétale et un intérêt marqué pour l'écologie fonctionnelle, les interactions entre plantes et les invasions biologiques.

Une première expérience en expérimentation végétale, en analyses biochimiques ou en traitement statistique des données serait appréciée.

Le ou la candidat(e) devra faire preuve de rigueur scientifique, d'autonomie, de curiosité et d'un intérêt pour les approches expérimentales sur le terrain associant écologie et physiologie végétale.
 

Conditions d'accueil

Lieu : Université de Picardie Jules Verne, laboratoire EDYSAN – UMR CNRS 7058, Amiens.
Durée : 6 mois.
Gratification : Selon la réglementation en vigueur.
Candidature : CV et lettre de motivation
Contact & encadrement : thomas.kichey@u-picardie.fr
Mots-clés : Invasions biologiques ; plantes exotiques envahissantes ; écophysiologie végétale ; interactions interspécifiques ; photosynthèse ; stress oxydatif ; fluorescence chlorophyllienne ; biomarqueurs ; transcriptomique.