La dispersion est un processus biologique indispensable pour la survie des individus et des espèces. L’équipe de chercheurs de l’UCLouvain dirigée par le professeur Nicolas Schtickzelle, professeur en écologie et biodiversité de l’Earth and Life Institute publie dans les prestigieuses revues PNAS et Nature Ecology and Evolution les résultats de deux recherches concomitantes sur la dispersion.
Partir pour ailleurs, s’y installer, et s’y reproduire. A l’origine, plusieurs raisons suscitent ce besoin de mouvement de dispersion : manque de nourriture, besoin d’un endroit pour faire son nid, trouver un partenaire de reproduction, trouver des conditions de température plus confortables… « Ce sont d’abord les conditions locales qui influencent la dispersion, explique Nicolas Schtickzelle, professeur en écologie et biodiversité de l’Earth and Life Institute. Tout ce dont l’organisme a besoin pour accomplir son cycle de vie et qu’il ne trouve pas dans le lieu d’origine peut être un moteur de départ pour un individu, qui espère le trouver ailleurs. Ce qu’il veut éviter, comme la consanguinité créée par la reproduction entre frères et sœurs, peut aussi le pousser à disperser. L’individu évalue en fait quelles sont ses chances de se reproduire ici plutôt qu’ailleurs, quels sont les risques liés à la dispersion (perte de temps, risque de se perdre, de rencontrer un prédateur…), pèse le pour et le contre. Puis décide, ou non, de partir voir si l’herbe est plus verte ailleurs… »
La dispersion est donc un processus biologique indispensable pour la survie des espèces, a fortiori dans les paysages actuels de plus en plus fragmentés par les activités humaines. Ce mouvement d’individus loin de leur lieu d’origine permet en effet d’investir de nouveaux habitats, créés par exemple après des incendies, des coupes forestières, des champs retournés….
Etudier la dispersion pour prédire les conséquences du changement climatique
L’équipe de l’UCLouvain, dirigée par le professeur Schtickzelle, a pris pour objet d’étude des microorganismes unicellulaires : les ciliés, qu’elle étudie en conditions contrôlées de microcosmes en laboratoire. « Avec leurs petits cils, ces cellules peuvent se déplacer, et disperser, de manière active tout en étant faciles à observer, détaille le professeur Les étudier en laboratoire permet des expériences impossibles en conditions naturelles ». Leurs travaux sont aujourd’hui couronnés d’une double publication.
Dans une publication dans la prestigieuse revue PNAS, réalisée en collaboration avec des chercheurs de la Station d’écologie théorique et expérimentale du CNRS à Moulis (France), l’équipe de Nicolas Schtickzelle révèle le fruit d’un travail de plusieurs années, mené par le docteur Staffan Jacob. « Ce qui nous intéressait, c’était de comprendre l’impact des variations de température sur la dispersion de ces organismes vivants. Car une température adéquate est une des ressources indispensables au bon développement des organismes vivants. Elle impacte donc la dispersion des individus comme nous l’avions montré dans une étude précédente. La température est devenue un paramètre clé pour les espèces dans le contexte du changement climatique ».
Parmi les ciliés : des généralistes, qui tolèrent une plus grande gamme de température pour vivre, mais aussi des spécialistes, qui cherchent une température parfaitement idéale à leur développement. « Face au choix entre deux températures proposées, les individus spécialistes choisissent comme on s’y attend un habitat où la température est optimale pour eux, observe le chercheur. Au contraire, les individus généralistes ont tendance à choisir des habitats où la température est sous-optimale pour eux ».
Chez le cilié Tetrahymena thermophila, les individus les plus spécialistes préfèrent la température optimale (qui maximise leur performance), alors que les généralistes ont une préférence pour des températures sous-optimales (Photo : Alex Stemm-Wolf).
Conclusion de ce constat étonnant ? Les généralistes optent pour un choix moins favorable dans le but de ne pas se retrouver confrontés à des spécialistes s’ils choisissaient la température optimale. Des simulations par ordinateur ont montré que ce choix était en fait le meilleur à faire, car à leur température optimale ils souffriraient trop de la compétition avec les spécialistes qui s’y trouvent.
« La dispersion des espèces dans les paysages naturels est donc bien moins aléatoire que ce que l’on a cru pendant longtemps : les individus ne se déplacent pas au hasard », s’enthousiasme Nicolas Schtickzelle.
La répartition du Guêpier d'Europe s'étend de plus en plus vers le Nord.
La température comme moteur de la dispersion
De plus en plus d’espèces se dispersent désormais vers le Nord. En Grande-Bretagne, des études comparent des cartes de dispersion d’insectes telles que des libellules ou des criquets : en vingt ans, beaucoup d’espèces ont étendu leur aire de distribution vers le Nord. « En Belgique aussi on voit des espèces qui commencent à remonter du Sud jusqu’à nos contrées, ajoute le professeur Schtickzelle : le magnifique guêpier d’Europe, ou la libellule écarlate (photo en haut de l'article) en sont deux exemples. Même si d’autres facteurs, comme les modifications des paysages, influencent la distribution des espèces, le réchauffement climatique est un candidat très sérieux pour expliquer ces déplacements d’espèces. Et c’est la dispersion qui permet aux individus de réaliser ces mouvements. »
On ne peut certes pas faire de prévisions directes sur comment le changement climatique va influencer la dispersion de toutes les espèces, mais ces résultats sont une pierre en plus apportée à l’édifice. Ils montrent que la température peut « guider » la dispersion ; si les ciliés le font, il est raisonnable d’imaginer que beaucoup d’espèces puissent le faire aussi. En cumulant des études en laboratoire sur des espèces clairement définies, la synthèse de celles-ci pourra permettre ces prédictions, si importantes pour anticiper les défis du changement climatique pour la biodiversité.
De là à pratiquer ce schéma d’étude directement sur le terrain, « c’est l’étape suivante idéale…Mais complexe à mettre en œuvre. Ce ne peut être envisageable que si l’on parvient à mieux gérer les multiples facteurs environnementaux à prendre en compte sur le terrain. Ce qui est loin d’être évident », ponctue le professeur Schtickzelle.
Marie Dumas
| Prédateurs et nourriture, des critères de choix
Publiée dans Nature Ecology and Evolution , une seconde étude est le résultat d’une collaboration entre plusieurs laboratoires européens, à laquelle a participé l’équipe du professeur Schtickzelle. « Cette expérience coordonnée distribuée a permis de généraliser des études telles que nous avons menées à notre échelle belge avec d’autres, explique le professeur. Un même design expérimental a été implémenté sur 21 espèces différentes. Certains laboratoires ont travaillé sur des papillons, d’autres sur des lézards, et nous sur des ciliés… Avec un schéma simple, mais commun à chacun, nous avons pu aboutir à des résultats plus généralisables sur la dispersion des espèces. Dans les habitats, cette dispersion est régie par la présence de prédateurs et de nourriture. Une nouvelle conception communautaire de la recherche en écologie se dessine. Ce type d’études publiées en « back-to-back » en est l’illustration parfaite. » M.D |
Coup d'oeil sur la bio de Nicolas Schtickzelle
C’est en 1997 que le professeur Nicolas Schtickzelle termine ses études de biologie à l’UCLouvain. Il réalise ensuite un doctorat suivi de séjours postdoctoraux dans diverses institutions avant d'obtenir une position de Chercheur qualifié FNRS en 2007. Il est alors à la tête du groupe de recherches « Quantitative Conservation Biology » de l’UCLouvain. A partir de 2008, le professeur Schtickzelle est membre du collège des Alumni de l’Académie royale de Belgique. Pendant six ans, de 2010 à 2016, il fut président du Centre de recherche sur la biodiversité de l’UCLouvain. Les recherches du Pr Schtickzelle sont principalement financées par le FNRS et l’UCLouvain. Depuis 2015, Nicolas Schtikzelle est Professeur de l'UCLouvain et en 2018 il a été nommé Maître de recherche FNRS.
Coup d'oeil sur la bio de Staffan Jacob
Après un master puis un doctorat en Biodiversité, Écologie et Évolution à l’Université Paul Sabatier de Toulouse en France, le docteur Staffan Jacob entame un postdoctorat à la Station d’écologie théorique et expérimentale du CNRS à Moulis (France). En 2016, il fait de même à l’Earth and Life Institute de l’UCLouvain, intégrant l’équipe du Pr Nicolas Schtickzelle via une bourse « Move-In Louvain ». Depuis 2018, Staffan Jacob est chargé de Recherche du CNRS à la Station d’écologie théorique et expérimentale du CNRS à Moulis. Les recherches du Dr Jacob ont été principalement financées par le FNRS, l’UCLouvain, et le CNRS français.