Soutenance de thèse de Bastien ROMERO

En méditerranée, les feux représentent une pression de sélection depuis des millénaires ayant poussé les espèces végétales à développer des stratégies d’adaptation au feu spécifiques. Une augmentation du risque incendie avec une augmentation de la fréquence et de l’intensité des incendies est attendue avec le changement global en cours dans le sud-est de la France (augmentation la fréquence des évènements climatiques extrêmes et changements d’occupation des sols). Ce changement pourrait menacer les espèces végétales si elles n’arrivaient pas à s’adapter à ce changement et donc avoir un impact crucial sur les paysages méditerranéens. L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre comment différentes espèces possédant différentes stratégies d’adaptation au feu sont en mesure de répondre à une augmentation de fréquence des incendies. Dans le but d’observer des différences se transmettant de génération en génération, nous avons étudié les traits liés au feu et l’inflammabilité de deux espèces de pin, le pin d’Alep (Pinus halepensis Mill.), une espèce dite résiliente et adaptée à des feux de forte intensité et le pin sylvestre (Pinus sylvestris L.), une espèce dite résistante et adaptée à des feux de faible à moyenne intensités, en fonction de deux modalités de fréquence de feux passés (0 vs 1 à 2 feux) au cours des dernières soixante années. La zone d’étude s’étend sur une partie de la région provençale (sud-est de la France) balayant le nord de la Provence, qui est très peu soumis aux incendies, jusqu’au sud où les feux sont plus intenses et plus fréquents. La première partie de ce travail s’attarde sur les différences intra-spécifiques observées pour des traits structurels comme l’élagage naturel ou la densité apparente des branches et fonctionnels (sérotinie) considérés comme liés au feu, en fonction des deux modalités de fréquence de feu. Les résultats ont montré que la majeure partie de la variation observée pour les traits mesurés était liée aux conditions environnementales, aux caractéristiques propres des individus et à leur ontogénie même si la modalité de fréquence de feu avait un impact sur certains traits clés chez P. halepensis comme la sérotinie. La seconde partie de ce travail explore la variation de l’inflammabilité des litières et des branches chez ces deux espèces en fonction des modalités de feu, couplée à une analyse du contenu chimique en terpènes des aiguilles fraîches, pouvant aussi influencer l’inflammabilité. Les analyses ont montré que l’inflammabilité des deux types de combustible était plus forte chez les populations ayant subi des incendies dans le passé, quelle que soit l’espèce considérée. De plus, Des groupes différents de molécules selon la modalité de feu ont été identifiés comme liés à l’inflammabilité des litières et des branches chez les deux espèces. Une troisième partie propose une étude d’association génotype / phénotype pour la sérotinie, un des traits liés au feu les plus caractéristiques et des plus héritables du pin d’Alep, en se basant sur 8000 marqueurs génétiques présélectionnés. La présence de cônes sérotineux était plus importante dans les populations ayant subi un ou plusieurs incendies dans le passé et plusieurs loci d’intérêts comme le gène CER9, ont été associés à la présence / absence de ce trait mais aussi à sa variation. Ce travail montre qu’une faible différence de fréquences de feu sur une même zone peut avoir des effets sur certains traits liés au feu ou sur l’inflammabilité des espèces méditerranéennes même si les conditions environnementales jouent un rôle prédominant. En effet, même si la différence entre les modalités de fréquence de feu est très peu marquée, des différences au niveau génétique ont été observées concernant la sérotinie chez le pin d’Alep. Mis ensemble, ces résultats pourront aider à anticiper la réponse future de ces espèces à une variation de la fréquence des incendies.

In Mediterranean ecosystems, fires have represented a strong selection pressure for millennia, having prompted plant species to develop specific fire adaptation strategies. An increase in the fire risk with an increase in the fire frequency and intensity in these ecosystems is expected with the ongoing global change in southeastern France (increase in the frequency of extreme climatic events and change in land cover/land use). This change in fire regime could threaten plant species if they fail to adapt to this change and therefore have a crucial impact on Mediterranean landscapes. Based on this observation, the main objective of this thesis is to better understand how different species with different fire adaptation strategies would be able to respond to an increase in fire frequency. Searching to highlight differences passed down from generation to generation, we studied the fire-related traits and flammability of two obligated seeder pine species, the Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.), and Scots pine (Pinus sylvestris L.), according to two fire frequency modalities (0 vs 1 to 2 fires that occurred during the last 60 years). The former is a species known as fire resilient and adapted to high intensity fires while the latter is a species known as resistant and adapted to low to medium intensity fires. The study area extends over of the Provence region (southeastern France) from the North, less impacted by fires, to the South where fires are more intense and more frequent. The sampling of the different populations was carried out along a North / South gradient corresponding to this fire frequency gradient. The first part of this work focuses on the intra-specific differences observed according to the two fire frequency modalities for structural, such as natural pruning or the shoot bulk density, and functional (serotiny) traits considered related to fire. The results showed that the major part of the variation observed for the measured traits was related to the environmental conditions, to the specific characteristics of the individuals and to the tree ontogeny even if the fire frequency modality had an impact on some key traits for P. halepensis, such as serotiny. The second part of this work explores the variation in the flammability of litter and shoots for both species according to the fire modality, coupled with an analysis of the needles’ chemical content (in terpenes), also considered as a potential driver of flammability. Analysis showed differences that litter and shoot flammability of both species was higher in populations having undergone fires in the past. A third part proposes a genotype / phenotype association study for serotiny, one of the most characteristic and heritable fire-related traits of the Aleppo pine, based on 8000 preselected genetic markers. The presence of serotinous cones was greater in populations that had suffered one or more fires in the past and several loci of interest, such as CER9, were associated with the presence / absence of this trait but also with its variation. This work shows that a small difference in fire frequency over the same area can have effects on some fire-related traits or on the flammability of these Mediterranean species, even if environmental conditions play a major role. Although the difference between the fire modalities is very slight, genetic differences have been observed for serotiny in Aleppo pine. Taken together, these results may help anticipate the future response of these species to a variation in fire frequency.