SYNTHÈSE ET PERSPECTIVES

Une hypothèse centrale de l’écologie comparative stipule que quel que soit le contexte environnemental de mesure d’un trait fonctionnel, le classement des espèces pour ce trait est stable. L’hypothèse sous-jacente est que la variabilité des traits fonctionnels est en général plus grande entre des individus d’espèces différentes (variabilité interspécifique) qu’entre les individus d’une même espèce (variabilité intra-spécifique) (Keddy 1992). Cette hypothèse est en général supportée par les données empiriques (Kazakou et al., 2014). Au cours de la dernière décennie néanmoins, plusieurs études ont préconisé l’exploration de la variabilité intra- spécifique des traits fonctionnels en écologie, en particulier dans le cadre de l’analyse de l’assemblage des communautés (Bolnick et al., 2011; Albert et al., 2011; Violle et al., 2012), mais aussi le fonctionnement des écosystèmes, la diversité et les flux de nutriments (Roches et al., 2018), et l’adaptation des espèces à leur environnement (Donovan et al., 2011). Cependant, la plupart de ces études ne permettent pas de distinguer les causes proximales (ontogénie, plasticité phénotypique, diversité génétique) de la variabilité intra-spécifique de ces traits. En cultivant 150 à 400 génotypes du modèle Arabidopsis thaliana en milieu contrôlé, notre objectif était de maximiser la variance génétique d’une part et d’autre part de minimiser la variance environnementale et l’interaction génotype-environnement potentiellement responsables de la variabilité phénotypique. Comme attendu, nos données montrent que la variabilité génétique des populations d’A. thaliana est reflétée par une grande variabilité phénotypique. Ceci est illustré par la projection de nos données dans le spectre global des formes et fonctions des plantes, présenté en introduction (Fig. 12). Ceci est particulièrement vrai pour la concentration en azote et la vitesse de photosynthèse qui varient entre 2 et 8%, et 6.4% et 5 à 660 nmol g-1 s-1, respectivement, dans des comparaisons interspécifiques globales (Wright et al., 2004). Ces gammes de variation chez A. thaliana correspondent aux gammes précédemment observées (ex. Vasseur et al., 2012). L’efficacité de résorption de l’azote foliaire varie entre 30 et 90%, ce qui couvre une grande partie de la variabilité interspécifique (Yuan & Chen, 2009). En revanche, comme attendu pour une espèce annuelle, la durée de vie des feuilles est courte en moyenne et peu variable au regard de la gamme interspécifique : de 0.5 à 1.7 mois chez A. thaliana contre 0.9 à 288 mois à l’échelle interspécifique (Wright et al., 2004).

La gamme de valeurs de densité de nervures (3.4 et 8,3 mm mm-2) correspond à la gamme observée par le passé chez cette espèce (Rishmawi et al., 2017) et se situe dans la partie basse de la  gamme interspécifique (de 0.5 à 25 mm mm-2, Sack et al., 2012). Les héritabilités relativement élevées pour la majorité des traits (Tableau 3) et les fortes associations génotype-phénotype suggèrent que les différences phénotypiques observées entre génotypes traduisent effectivement des différences génétiques, qui peuvent être sélectionnées dans des environnements différents. Ces résultats montrent qu’une certaine variance des traits fonctionnels est maintenue par la sélection naturelle entre les individus d’une même espèce, ce qui constitue un terrain d’investigation du rôle des traits fonctionnels dans la performance et l’adaptation des plantes.  Figure 12 : Projection des valeurs de traits mesurées chez Arabidopsis thaliana dans le plan de l’analyse multivariée de spectre global des formes et fonction des plantes. Chaque point bleu représente un génotype de l’espèce A. thaliana. Chaque point gris représente une espèce de plante parmi les 2214 espèces ayant une mesure pour chacun des six traits suivants : la concentration en azote foliaire (nitrogen content per unit mass, Nmass), la surface d’une feuille (leaf area, LA), la hauteur de la plante (height, H), et l’inverse de la surface spécifique foliaire (leaf mass per area, LMA). Les axes PC1 et PC2 représentent les deux principales composantes d’une analyse multivariée réalisée sur la matrice traits- espèces. La combinaison des ellipses annotées 0.5 (0.95, 0.99) encerclent 50% (95%, 99%) des espèces du jeu de données. Les données proviennent de la base.