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Structuration spatiale de la diversité génétique des espèces spontannées de Manihot (Euphorbiacées) en Guyane française

Coordinateur(s)
Doyle Mac Key, CNRS
Partenaire(s)

IRD

CNRS

ISEM

Silvolab Guyane

L’objectif central de ce projet était de caractériser la diversité du genre Manihot (Euphorbiacées) -le manioc domestiqué et ses parents sauvages- en Guyane française pour mieux connaître, conserver et gérer ces ressources.
Nos études antérieures avaient déjà documenté les grandes lignes du fonctionnement des populations de manioc sous gestion amérindienne, en particulier leur système mixte de reproduction, liant la propagation clonale (par boutures de tiges) et l’incorporation régulière de plantes issues de graines, source de nouveaux clones.
Trois étapes de sélection ont été identifiées et quantifiées. (1) Le premier événement sélectif était le désherbage manuel de la parcelle ; (2) La mortalité naturelle était responsable de la deuxième étape de sélection ; (3) Dans la troisième étape, les agriculteurs, lors de la récolte, sélectionnaient les plantes issues de graines qu’ils allaient utiliser pour préparer des boutures.
La population de manioc dans une parcelle est constituée de deux compartiments à fonctionnement très contrasté des points de vue génétique et écologique. Le compartiment clonal assure la production à court terme, tandis que le compartiment sexué assure la création et le tri sélectif de nouveaux génotypes, indispensables pour le potentiel adaptatif et donc la production à long terme.
L’écologie reproductive sexuelle du manioc domestiqué reflète celle de l’ancêtre sauvage. Les plus proches parents sauvages du manioc sont un complexe d’espèces (probablement une seule espèce polytypique) s’étendant tout autour du bassin amazonien, dans les écotones forêt / savane des marges saisonnièrement sèches de l’Amazonie.
L’écologie de reproduction des parents sauvages du manioc, et du manioc lui-même, est constitué de trois groupes de traits interdépendants : des adaptations pour la myrmécochorie (dissémination et enfouissement des graines par les fourmis, constitution d’une banque de graines dormantes dans le sol) ; une stratégie de dormance physiologique où la germination est déclenchée non pas par la lumière mais par un signal thermique, le réchauffement du sol, qui indique l’absence de couverture végétale; et la morphologie fonctionnelle de la plantule
De nombreuses espèces de Manihot, y compris les plus proches parents du manioc domestiqué, sont inféodées à l’écotone forêt / savane. Parmi leurs adaptations à ce type de milieux est une grande plasticité dans leur forme de vie : arbustives dans des milieux ouverts des premiers stades de succession, elles deviennent lianescentes avec la fermeture de la végétation.
A partir de cette stratégie que nous supposons ancestrale, plusieurs tendances évolutives se dessinent. L’une de ces tendances est l’adaptation aux milieux forestiers. En Guyane, Manihot aff. quinquepartita illustre cette tendance, avec la spécialisation du port lianescent au dépend de la phase arbustive et l’évolution d’une stratégie de régénération libérant la plante de toute dépendance aux habitats ouverts. Une tendance évolutive très différente est montrée par le manioc domestiqué : cultivé uniquement dans des milieux maintenus ouverts, le manioc domestiqué aurait perdu les adaptations ancestrales à la phase forestière des écotones. Nos résultats montrent que la première est caractérisée par une énorme plasticité dans l’architecture mécanique, avec différents types de bois formés en fonction du port autoportant ou lianescent de l’individu à différents stades de son ontogenèse. A l’opposé, le manioc domestiqué a perdu cette plasticité.
En plus de ces différences dans la biomécanique des tiges, nos travaux ont identifié un ensemble d’autres traits différenciant le manioc domestiqué des populations du parent sauvage étudié en Guyane. Ces divergences phénotypiques semblent refléter l’évolution d’adaptations à des milieux contrastés entre le manioc et les parents sauvages
Parmi ces adaptations, la plus frappante est la morphologie fonctionnelle de la plantule. La morphologie des plantules du manioc sauvage (germination hypogée) entraîne une croissance initiale lente (cotylédons non photosynthétiques) mais confère une plus grande tolérance à la perte des parties aériennes, par l’existence de réserves et de méristèmes au dessous du niveau du sol. Ainsi le manioc sauvage est adapté à des milieux pauvres en ressources et imprévisibles, où les risques de perte des parties aériennes sont importants. Chez le manioc domestiqué, par contre, la mise en place très rapide de cotylédons photosynthétiques confère une croissance initiale rapide, favorisée par la relative abondance de ressources dans les champs agricoles. Cependant, la plante est très sensible à la perte de ses parties aériennes, ne possédant pas de réserves, ni de méristèmes, souterrains.
L’hybridation entre manioc domestiqué et sauvage ouvre des opportunités pour utiliser ces plantes comme systèmes modèles pour étudier de nombreuses questions générales en biologie évolutive. Du point de vue de la gestion des populations domestiquées, le flux de gènes provenant du compartiment sauvage pourrait avoir des impacts positifs ou négatifs selon le contexte. Du point de vue de la conservation des populations des parents sauvages, le flux de gènes domestiqués est préoccupant, car il peut conduire à « l’inondation génétique » des populations sauvages, voire à leur extinction locale par hybridation.
Nous étudions aussi le comportement des agriculteurs qui sont à l’origine des situations de contacte entre manioc domestiqué et parent sauvage permettant ces flux géniques.