Projet H2020 KinCoop : Les plantes coopèrent-elles pour se reproduire ? L'effet du partage des services de pollinisation sur les stratégies de reproduction des plantes

Au cours du développement de ce projet, j'ai réalisé plusieurs expériences et études théoriques pour atteindre les principaux objectifs. De plus, j’ai également développé diverses tâches liées au développement professionnel, à la sensibilisation et à l’engagement du public.

Pour le WP1, nous avons entrepris d’explorer de manière exhaustive comment l’environnement social intraspécifique a influencé l’évolution de l’allocation des ressources pour l’attraction des pollinisateurs chez les plantes. À cette fin, nous avons construit un nouveau modèle de stratégies évolutivement stables pour obtenir des prédictions quantitatives de l’allocation reproductive en tenant compte de la composition du voisinage végétal. Ce travail a été réalisé en collaboration avec le Dr Mauricio González-Forero, actuellement boursier Marie Sklodowska-Curie à l'Université de St. Andrews au Royaume-Uni. En utilisant ce modèle théorique, nous avons découvert que la densité de voisinage et la parenté génétique régulent l’investissement optimal dans les structures florales pour attirer les pollinisateurs. Cependant, la forme de ce lien fonctionnel entre la densité du voisinage, la parenté génétique et l’investissement optimal pour l’attraction des pollinisateurs a été façonnée par différents paramètres qui contrôlent la compétition intra- et intergroupe des plantes par les pollinisateurs. Autrement dit, notre modèle prédit que les plantes devraient coopérer lorsqu’elles sont entourées de sœurs, et l’investissement qu’elles font dans leurs fleurs les aide à rivaliser avec d’autres groupes plutôt qu’avec leurs sœurs au sein du groupe.

Dans le WP2, nous avons cherché à déterminer dans quelle mesure l’investissement dans des structures publicitaires pour attirer les pollinisateurs (taille des pétales, couleur des fleurs ou sécrétion de nectar) était une réponse plastique aux changements de l’environnement social. Pour cela, j'ai mené une grande expérience de jardin commun dans des conditions de serre contrôlées avec plus de 30 000 graines et 700 plantes où nous avons caractérisé des milliers de fleurs. Nous avons cultivé des plantes en pot dans des quartiers contrôlés avec deux niveaux de parenté génétique (soit des sœurs, soit des étrangers génétiquement non apparentés) et trois niveaux de densité (une, quatre ou sept plantes par pot) dans un plan expérimental factoriel complet. Le grand succès de cette expérience nous a permis de collecter une grande quantité de données. Nous avons recueilli des données sur la répartition reproductive, y compris la taille de la plante en termes de hauteur et de biomasse, la période de floraison, le nombre de fleurs produites, le diamètre de la corolle, la longueur du tube floral, la biomasse allouée aux pétales, le volume de nectar et la concentration en sucre, l'estimation quantitative de la couleur à l'aide de photographies numériques, la production de pollen et le nombre d'ovules.

La principale découverte de cette expérience est que les plantes focales modifient leur comportement en fonction du contexte social. Autrement dit, les plantes focales ont investi de manière disproportionnée plus de ressources dans la publicité florale lorsqu'elles poussaient avec des parents que lorsqu'elles poussaient avec des étrangers ou seules. Ce résultat a confirmé les prédictions de notre modèle théorique et soutient l’hypothèse selon laquelle la coopération reproductive devrait pouvoir évoluer chez les plantes. L’extraordinaire pertinence de ces résultats nous a permis de les publier sous forme d’article dans la prestigieuse revue Nature Communications. Cette découverte a été relayée par divers médias grand public et les résultats ont donc été largement diffusés auprès du grand public.

Pour le WP3, j'ai travaillé en collaboration avec Yves Cuendot (ancien technicien de laboratoire du groupe de Pannell) et le Dr A. González-Megías de l'Université de Grenade pour développer de nouveaux marqueurs microsatellites pour notre espèce modèle Moricandia moricandioides L. Ces marqueurs sont essentiels pour évaluer les schémas d'accouplement et le succès des mâles. Enfin, nous avons mené une expérience sur le terrain (Baza, Espagne) pour explorer l’effet des groupes de plantes sur le comportement des pollinisateurs. Pour y parvenir, il était nécessaire d’avoir des pollinisateurs indigènes, et nous avons décidé de le faire sur le terrain pendant la saison de floraison. Cette expérience a été à nouveau menée avec la collaboration du Dr A. González-Megías, qui possède une vaste expérience avec la même espèce modèle. Cette expérience a montré que les grands groupes de plantes attiraient davantage de pollinisateurs, mais affectaient également leur comportement de plusieurs manières, comme le nombre de fleurs visitées, le temps passé dans le groupe et le nombre d'individus différents visités au sein du groupe.