Les plantes tropicales jouent un rôle vital dans l’environnement. Elles représentent une part importante de la biodiversité mondiale, fournissent à travers les forêts des puits de carbone essentiels à l’échelle de la planète, et supportent une grande part de l’agriculture familiale.
DIADE : « DIversité – Adaptation – DÉveloppement des plantes »
L’UMR DIADE est spécialisée dans l’étude des plantes tropicales. Elle est structurée en sept équipes, qui développent en partenariat avec de nombreux pays du Sud comme du Nord, des activités de recherche, mais aussi de formation et de culture scientifique.
Ses travaux, qui s’appuient sur des approches multidisciplinaires et à différentes échelles, ont pour objectif de produire des connaissances fondamentales sur la diversité, l’adaptation et le développement des plantes tropicales.
L’étude des forêts tropicales permet de s’interroger sur les facteurs évolutifs qui façonnent la diversité des plantes.
Par exemple, l’étude des forêts tropicales d’Afrique centrale a permis de révéler des trajectoires évolutives différentes selon les espèces face aux changements climatiques. En combinant séquençage massif, phylogénie et génétique des populations, nous retraçons leur histoire et leurs réponses aux perturbations environnementales.
Les ressources génétiques, c’est-à-dire la diversité des gènes au sein d’une espèce, sont essentielles à l’adaptation. Elles incluent les variations de l’ADN et la structure du génome.
L’unité DIADE étudie cette diversité pour comprendre l’évolution des espèces, leur répartition géographique et les menaces qui pèsent sur elles. A travers des approches multidisciplinaires croisant génétique et ethnoécologie, elle révèle l’impact des facteurs sociaux et environnementaux, comme la richesse génétique similaire des safoutiers au Cameroun en milieux rural et urbain, ou l’adaptation des cafés haïtiens par hybridation naturelle.
Nos recherches visent également à valoriser la diversité chimique des plantes cultivées en étudiant des métabolites nutritionnels (vitamines, acides gras), médicaux (terpénoïdes) ou de défense (alcaloïdes).
En combinant génomique, transcriptomique et métabolomique, nous explorons leurs voies de biosynthèse. Le projet Cafediv, par exemple, analyse le caféier marron de La Réunion pour comprendre son adaptation et valoriser ses composés à potentiel pharmaceutique et cosmétique.
Une part importante de la diversité des plantes tropicale est également utile à l’agriculture : c’est le cas des plantes domestiquées et de leurs apparentés sauvages. Comprendre leur histoire évolutive permet d’anticiper les défis futurs et d’adapter les pratiques.
Nos recherches retracent l’origine de la domestication, ses impacts sur la diversité génétique et les trajectoires des plantes depuis leur domestication. Par exemple, nous avons montré que le riz africain a été domestiqué il y a plus de 3 000 ans dans le delta intérieur du Niger (Mali), en réponse à l’assèchement du Sahara. Cette transition vers l’agriculture, liée à la raréfaction des ressources sauvages, illustre comment les changements environnementaux peuvent façonner les sociétés et leurs pratiques.
Nous utilisons aussi des échantillons anciens (herbiers, fouilles) pour éclairer l’histoire des espèces, comme des graines de palmiers vieilles de 2 000 ans, ouvrant de nouvelles pistes sur leurs origines.
Grâce aux méthodologies de séquençage de pointe, l’unité développe des ressources génomiques pour diverses espèces (mil, riz, café, palmiers) et étudie le rôle des variants structuraux dans l’adaptation en mobilisant des outils innovants tels que les pangénomes, l’intelligence artificielle et l’analyse des éléments transposables.
Ces avancées nécessitent également de nouvelles approches analytiques fondées sur la théorie des graphes (graphes de pangénomes, réseaux de gènes, graphes de connaissance), sur lesquelles plusieurs équipes de l’UMR travaillent activement afin de renforcer les recherches sur la conservation et l’étude de la biodiversité.
Nos recherches contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes contrôlant l’hydraulique de la plante, depuis l’absorption de l’eau par les racines jusqu’à son évaporation par transpiration au niveau des parties aériennes, chez les céréales sèches comme le mil, le sorgho, ainsi que chez le caféier.
Nous avons mis en place une plateforme lysimétrique afin d’étudier l’influence de régimes hydriques contrôlés sur la transpiration et la croissance des plantes. Par ailleurs, à travers des essais au champ menés avec nos partenaires au Sénégal, nous avons mis en évidence le rôle important de certains traits racinaires, comme la croissance rapide de la racinaire primaire du mil en profondeur, dans la tolérance au stress hydrique.
Nos études ont également permis de proposer des solutions agronomiques permettant d’augmenter les rendements du mil et du sorgho, ainsi que l’efficacité de l’utilisation de l’eau, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles stratégies de sélection variétale.
Nos travaux portent enfin sur la contribution des cires cuticulaires à la tolérance à la sécheresse à travers le contrôle de la transpiration non stomatique. Nous cherchons pour cela à caractériser la diversité de la composition chimique des cires cuticulaires à l’échelle intra- et inter-spécifique, étudier les relations avec
Nous mettons en œuvre une méthodologie innovante dite de « décalage génomique » (Genomic off-set) qui utilise la génomique, l’adaptation locale et des outils d’apprentissage automatique pour effectuer une projection de l’adaptation future des cultures. Grâce à des travaux menés en partenariat avec l’Université de Grenoble, nous sommes désormais en mesure d’inclure l’adaptation locale dans les projections climatiques futures et, par conséquent, d’aborder les conséquences du climat futur sur la distribution et le rendement des cultures.
Nous étudions la façon dont l’agrobiodiversité pourrait aider à sécuriser la production alimentaire. Des espèces habituellement négligées pourraient se révéler importantes pour l’adaptation. Nous contribuons ainsi à développer des outils et à mener des recherches sur la diversité pour mieux caractériser ces espèces négligées.
L’adaptation inclut aussi la nécessité de répondre aux demandes de la société. L’un de nos objectifs est de rendre accessible aux agriculteurs du Sud des innovations leur permettant de réduire l’utilisation de produits chimiques, mais aussi d’utiliser des variétés mieux adaptées aux changements climatiques et à une production plus écologique dans un système d’agroforesterie.
L’architecture des plantes, facteur déterminant de leur productivité et de leur adaptabilité à l’environnement (par ex. tolérance au stress), est influencée par divers mécanismes de ramification des systèmes racinaires (racines coronaires et latérales) ou reproducteur (inflorescences) et, de l’appareil végétatif aérien (bourgeons axillaires et talles).
Nos travaux visent à caractériser les réseaux de régulation génétique associés à ces différents systèmes de ramification, notamment en étudiant les facteurs de transcription de gènes clés chez Arabidopsis et le riz.
En utilisant comme modèles l’organogenèse des racines latérales et la spécification des lignées germinales mâle et femelle, nous cherchons à caractériser la dynamique et la fonction des états chromatiniens, les déterminants des identités cellulaires et les mécanismes gouvernant le contrôle de la plasticité du développement.
De nombreux traits influencent le cycle de vie des plantes, cependant ceux qui régissent la reproduction sont particulièrement importants pour leur adaptation et diversification.
Dans ce contexte, nous conduisons des approches de génomique fonctionnelle et comparative et de biologie intégrative visant à étudier les barrières de reproduction entre les espèces de riz, le déterminisme de séparation des sexes chez les palmiers dioïques (individus mâles et femelles distincts), les mécanismes à l’origine des transitions entre les systèmes reproducteurs au cours de l’évolution des palmiers, la régulation des crossing-over par différentes composantes (épi)génomiques et l’émergence de la reproduction asexuée par graines (apomixie) chez les graminées tropicales du genre Paspalum.
La chute des fruits entraine une perte majeure de rendement chez le palmier à huile. Nous avons montré que l’abscission du fruit est régulée à la fois par des facteurs développementaux et environnementaux.
Nous exploitons désormais la variabilité génétique intraspécifique pour mieux comprendre le rôle des hormones liées au stress dans ce processus.
