GENESCALE - à quelle échelle la sélection naturelle agit-elle?
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Le LASIG - en collaboration avec le groupe d'écologie génétique du WSL, avec le Laboratoire de botanique évolutive à l'Université de Neuchâtel et avec l'Institut G2C de la Haute Ecole d'Informatique et de Gestion du canton de Vaud (HEIG-VD) - a récemment obtenu le financement d'un projet interdisciplinaire (Fond National) qui a pour but d'étudier le rôle des Modèles Numériques d'Altitude (MNA) à très haute résolution - acquis notamment avec l'aide de drônes - dans le domaine de l'analyse multi-échelle en génomique environnementale.
Un objectif émergent en écologie moléculaire est d'identifier l'échelle spatiale adéquate pour étudier l'adaptation des plantes à leur environnement local. des éléments de réponse peuvent être fournis par la discipline de la génomique environnementale, qui résulte de la fusion entre la génétique des populations, la biologie de l'évolution, et l'écologie du paysage. Jusqu'à récemment, la mise en relation entre les polymorphismes génétiques des individus échantillonnés et les conditions environnementales locales reposaient en grande partie sur un nombre limité de marqueurs moléculaires et sur des données environnementales acquises avec une résolution spatiale assez grossière. Bien que le génotypage de génomes entiers soit devenu possible au cours des dernières années grâce aux progrès technologiques, l'utilisation de la télédétection pour décrire les conditions environnementales locales est restée sous-exploitée. Les MNA à très haute résolution (10cm - 2m) offrent la possibilité de produire des variables environnementales (dérivées premières et secondes des caractéristiques topographiques) qui peuvent aider à identifier les régions du génome éventuellement impliquées dans les processus adaptatifs. Il a été récemment montré que ces modèles peuvent être généralisés en utilisant des transformées en ondelettes pour produire des variables environnementales à différentes échelles emboîtées, produisant de la sorte une représentation plus continue du paysage. Le traitement des modèles d'association entre les variables environnementales extraites de ces MNT et les polymorphismes de l'ensemble du génome sont susceptibles de fournir des indications importantes sur l'impact que l'échelle géographique peut induire sur la significativité des modèles obtenus.
Dans le cadre du projet GENESCALE, nous allons caractériser les conditions environnementales dans quatre zones situées dans les Alpes vaudoises avec l'aide des MNA acquis au moyen d'un drône (eBee, technologie senseFly), ainsi qu'avec les MNA produits sur la base de données LIDAR (light detection and ranging). Ces données environnementales seront utilisées dans des modèles d'association et confrontés à des polymorphismes du génome entier. Sur cette base, les résultats obtenus par GENESCALE permettront de répondre aux questions suivantes : ( i ) à quelle échelle spatiale, et en réponse à quels facteurs environnementaux, est-il possible d'identifier des signaux d'adaptation locale, et ( ii ) dans quelle mesure les fractions géniques vs non-géniques du génome sont-elles impliquées dans les processus d'adaptation ?
Arabis alpina, une Brassicaceae répandue et susceptible de devenir une plante modèle en écologie génétique, est le modèle biologique sur lequel porte le projet.