THEME 1 : VALORISATION DURABLE DES RESSOURCES NATURELLES
Composition du thème - Projets - Thèses en cours
Responsable Gilles Le Moullac (Ifremer)
Contexte scientifique et objectifs
Les îles de Polynésie Française sont réparties sur une superficie maritime de plus de 5 millions de km² et sont caractérisées par des situations très contrastées d’un point vue écologique, géomorphologique et donc environnemental. Ce territoire très fragmenté (118 îles, 5 archipels) et isolé des autres continents a donc été le siège d'une spéciation intense conduisant à un fort endémisme mais aussi à des phénomènes d'adaptations locales pour les espèces les plus ubiquistes . Cette diversité, qu’elle soit spécifique, de processus biologique ou encore chimique, a de tout temps été exploitée par les populations polynésiennes pour l’alimentation, la santé voire la cosmétique et représente aujourd'hui une source de revenu majeure pour le territoire via les nombreux services d'origine écosystémique qu’elle soutient. Certaines de ces ressources sont déjà valorisées localement ou internationalement mais de nombreuses questions biologiques se posent pour assurer la pérennité ou le développement de ces filières.
Dans ces contextes écologique, biologique, social et économique l'objectif principal du thème 1 est l’acquisition de connaissances pour la valorisation des ressources marines et terrestres de Polynésie Française. Afin de répondre à cet objectif, le thème est subdivisé en trois axes complémentaires : i) Dynamique et diversité des populations ; ii) Processus physiologiques; iii) Exploitation de la biodiversité. Notre approche est intégrée à plusieurs échelles (spatiale et temporelle, des molécules aux populations) et fait appel à plusieurs disciplines (sciences humaines, chimie des molécules, écophysiologie, biologie cellulaire, "omiques"...).
Axe 1 : Dynamique et diversité des populations
Le cœur de cet axe de recherche repose sur l'étude de la diversité et de la dynamique des populations sauvages ou issues d'élevages en lien avec leur environnement. Par exemple, l’étude de la diversité génétique des populations sauvages permet d'expliquer en partie des phénotypes d'intérêts et est nécessaire pour le maintien de la ressource à un niveau de productivité optimale. L’exploitation durable de ces ressources requiert par ailleurs la caractérisation de leur dynamique dans le temps et dans l’espace. Ainsi, deux grands types d'études seront menés. Au niveau terrestre, la chimiodiversité des plantes polynésiennes et leur dynamique de répartition sont étudiées en alliant des approches de screening chimique, de mesure d'activité biologique et de dynamique du paysage. Au niveau marin et selon les modèles d'études, nous développons des approches visant à caractériser la diversité génétique de populations sauvages et d'élevages ou à expliquer et caractériser certains phénotypes d'intérêt via l'étude des diversités génotypique et épigénotypique sélectionnées par l'environnement. Parmi les questions à aborder prioritairement :
- en appui à la perliculture, il s’agit de poursuivre la caractérisation génétique des populations de l’huître perlière en développant à l'échelle du génome des outils permettant la jonction entre diversité génétique et gènes impliqués dans l'expression de phénotypes d'intérêt. Cette approche est renforcée par les premières études d'épigénétique des populations permettant d'appréhender les interactions génotype/environnement dans les mécanismes régissant l'expression de ces phénotypes ;
- dans le domaine de la pisciculture, nous mènerons les premières études sur la diversité génétique des populations sauvage et d'élevage du poisson Platax orbicularis, avec en objectif zootechnique l’optimisation de la reproduction chez les géniteurs en écloserie.
- la caractérisation de la chimiodiversité présente chez les végétaux marin et terrestre de Polynésie française. Cette approche sera complémentée par l'étude de la dynamique de répartition des espèces identifiées comme potentiellement intéressantes afin d'évaluer la capacité de tolérance de ces populations à une exploitation durable.
Axe 2 : Processus physiologiques
De façon générale, la valorisation optimale d'une ressource naturelle passe bien souvent par la maîtrise et la compréhension fine de certaines étapes de son cycle biologique, de certains processus physiologiques ou encore du mode d'action de certaines molécules. Dans le cadre des pratiques aquacoles, la compréhension complète des fonctions physiologiques de reproduction et de nutrition des cheptels tant du point de vue des processus sous-jacents que de leurs facteurs de contrôle (notamment environnementaux), représentent des enjeux fondamentaux. C'est notamment le cas en Polynésie pour trois modèles d'intérêt aquacole : deux bivalves Pinctada margaritifera et Tridacna maxima (bénitier) et un poisson Platax orbicularis (appellation vernaculaire « paraha peue »). A titre d’exemple, la compréhension des mécanismes de contrôle de la différentiation sexuelle chez l’huître perlière (hermaphrodite protandre) et notamment du rôle de la température, est primordiale dans un contexte de changement climatique. D’un point de vue appliqué, ces résultats constituent un préalable au développement de programmes d'amélioration génétique. Si certaines ressources naturelles sont valorisées in toto, pour d’autres, seul le produit secondaire issu de cette ressource présente un intérêt commercial, comme la perle ou encore des molécules à activité biologique isolées de la flore polynésienne. Dans ces deux cas, les voies de recherche étudiant les processus fondamentaux de biominéralisation pour le premier et de mode d'action cellulaire pour le second, sont poursuivis.
De façon générale, nos travaux sont orientés prioritarieremnt tournent pr vers une caractérisation fine des processus de différentiation sexuelle, de biominéralisation, de nutrition et d'activité biologique, en prenant en compte les interactions entre fonctions, mais aussi, l'influence de l'environnement sur ces processus. Pour répondre à ces objectifs tant fondamentaux qu'appliqués, l'axe de recherche s'appuie sur la complémentarité des compétences de chacun dans les domaines de l'écophysiologie, de la biologie cellulaire, de la génomique fonctionnelle ou encore de l'épigénétique. Cet axe est mené en étroite collaboration avec le thème 3 dans lequel la variabilité environnementale est appréhendée.
Axe 3 : Exploitation de la biodiversité
Dans ce troisième axe, très finalisé, sont évaluées les potentialités d'amélioration des filières déjà existantes ou l’émergence de nouvelles filières de valorisation des ressources naturelles, en interaction forte avec les nombreux partenaires privés et institutionnels de l'UMR-EIO. En effet, les potentialités d’application en pharmacopée et cosmétopée sont réelles pour de nombreuses substances naturelles issues de végétaux terrestres et marins . A titre d’exemple, la flore polynésienne est riche et originale avec 885 plantes vasculaires indigènes dont 550 sont endémiques et les travaux d'ethnobotanique menés par notre laboratoire ont permis de révéler plusieurs plantes à forte potentialité d’activité biologique pour lesquelles des études phytochimiques approfondies sont nécessaires . Du côté de la flore marine, on dénombre 309 espèces de macroalgues et de très nombreuses cyanobactéries chez qui des approches similaires sont menées, en plus des possibilités de développement d'algoculture et de co-culture macroalgue/poisson ou crevette. Dans cette même démarche, le potentiel fourrager des microalgues présentes parfois en abondance dans les lagons d’atolls et d’îles polynésiennes est examiné. Naturellement consommés par les huîtres perlières, ces taxons pourraient se révéler mieux adaptés pour les élevages de bivalves en écloserie, que les souches actuellement utilisées. Enfin, l’utilisation de la biodiversité intra-spécifique représente une voie cruciale pour l'amélioration génétique de l’huître perlière, en fondant la restructuration de la filière par l’émergence de structures ad hoc (eg. écloserie, centres de grossissement) pour la valorisation de lignées sélectionnées localement.