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Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (20/12/2010), Bernard Riéra - Hélène Fréville (Dir.)
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Conséquences génétiques des variations climatiques du Quaternaire et distribution des espèces forestières Néotropicales : L'exemple du palmier Astrocaryum sciophilum
Christophe Girod1

Les variations climatiques du Dernier Maximum Glaciaire ont fortement affecté la distribution des espèces dans les régions tempérées. Dans les régions tropicales, Haffer (1969) a émis l'hypothèse que la forte diversité spécifique des Néotropiques était liée aux variations climatiques du Quaternaire qui auraient fragmenté le couvert forestier en quelques zones "refuges" provoquant une diversification des espèces par spéciation allopatrique. Un tel effet du climat en Amérique du Sud reste cependant aujourd'hui toujours âprement débattu. Cette thèse a pour objectif de tester par des méthodes génétiques les attendus de la théorie des refuges en Guyane en retraçant l'histoire démographique d'Astrocaryum sciophilum, palmier inféodé aux forêts tropicales humides. L'utilisation de marqueurs microsatellites nucléaires et de séquences chloroplastiques nous a permis d'infirmer l'existence des zones refuges proposées par de Granville (1982) et par Tardy (1998). Bien que mettant en évidence une fragmentation de la forêt tropicale humide, la distribution de la diversité génétique ne laisse pas supposer l'existence de zones refuges en Guyane. Nous avons également montré l'absence de forêt tropicale humide sur la bande littorale antérieurement à 129 000 ans BP, ainsi qu'une recolonisation de proche en proche du littoral depuis le Nord-Ouest jusqu'à Kaw, antérieure au Dernier Maximum Glaciaire. Enfin, pour reconstruire l'histoire démographique d'A. sciophilum à une échelle spatiale très fine, nous avons utilisé la méthode d'inférence bayésienne MSVAR basée sur la théorie de la coalescence, qui permet de détecter et dater des changements de taille de population. Nous avons d'abord testé par simulation la performance de la méthode. L'application de MSVAR à notre jeu de données microsatellites a ensuite permis de mettre en évidence l'existence d'une diminution de taille des populations d'A. sciophilum quasi-généralisée en Guyane, à l'exception des populations de la région littorale située entre Sinnamary et Cayenne, également probablement liés à des évènements antérieurs au Quaternaire récent. Ce travail a ainsi permis de proposer de nouvelles hypothèses quant à l'impact des variations climatiques du Quaternaire ancien (antérieur à la dernière période glaciaire) qui semblent avoir eu des répercussions plus importantes sur la végétation que les variations « récentes » du dernier maximum glaciaire. Des études complémentaires seront nécessaires pour déterminer l'importance relative des différents évènements du Quaternaire dans la répartition des espèces forestières du Bouclier Guyanais et du Bassin Amazonien.
1:  MAOAC - Mécanismes adaptatifs : des organismes aux communautés
ADN chloroplastique – Astrocaryum sciophilum – coalescence – colonisation – histoire démographique – introgression – microsatellites nucléaires – MSVAR – Quaternaire – refuges

Genetic consequences of Quaternary climate changes and distribution of Neotropical tree species: the example of the palm Astrocaryum sciophilum
Climatic variations from the Last Glacial Maximum (LGM) have greatly influenced the distribution of temperate species. In tropical regions, Haffer (1969) postulated that the high specific diversity of the Neotropics arose from allopatric speciation due to the fragmentation of the wet forest cover subsequent to Quaternary climate changes. However, such an effect of the climate still remains disputed. My PhD aimed at testing the genetic expectations of the Quaternary refuge theory, by studying the demographic history of Astrocaryum sciophilum, a palm endemic to the Guiana Shield. The use of nuclear microsatellites markers and chloroplast DNA allowed us to infirm the existence of refuges in French Guiana as previously postulated by de Granville (1982) and Tardy (1998). Moreover, although we showed that the wet forest became fragmented into two main groups, we were unable to detect any potential refuges in French Guiana. We further demonstrated the disappearance of the wet tropical forest on the coastal region prior to 129 000 years BP and its subsequent recolonization, from the North-West to the Cayenne area. Finally, in order to reconstruct the demographic history of A. sciophilum at a narrow spatial scale, we used the Bayesian coalescent method MSVAR, which enables to detect and date population size changes. We first evaluated the performance of the method by simulations. When applying MSVAR to A. sciophilum, we detected a contraction signal in almost all populations of A. Sciophilum in French Guiana, with the exception of coastal populations located between Sinnamary and Cayenne. Our work suggests that old Quaternary climatic events have more strongly impacted tropical vegetation than climatic variations from the LGM. Further studies are needed in the Guiana Shield and the Amazon Basin to give more support to this hypothesis.