Biological traits and evolutive processes of an invasive plant species in France : Ambrosia artemisiifolia L.
Caractérisation des traits biologiques et des processus évolutifs d'une espèce envahissante en France : Ambrosia artemisiifolia L.
Résumé
Ambrosia artemisiifolia L. (Asteraceae) is an annual plant which was not intentionally introduced from North America in Europe since the end of 19th century. In France, this invasive species causes important threats for human public health due to its allergenic pollen. This species is also a troublesome weed in spring crops, but it also colonizes all other human disturbed habitats. Nevertheless, its spread in natural environments seems to be limited to disturbed ones such as riverbanks.
The aim of this thesis was to study through a multidisciplinary approach, the different biological, genetic and ecological species characteristics, as well as the characteristics of invaded communities which could explain its invasive success in France.
A bibliographic synthesis was realized on the different parameters involved in invasive processes, but also on the current knowledge of A. artemisiifolia.
The different life history traits of the species revealed a considerable variability, more particularly for seeds, which suggested the existence of an adapted strategy to colonize variable environments. The high phenotypic plasticity observed in A. artemisiifolia explained in part the success of its invasion. The whole population dynamics (rate of increase) is also different among habitats. The limiting factor to the colonization or the maintaining of populations is definitely the habitat stabilization. The occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi in the invaded communities may be a facilitating factor in the invasive process of the species.
In addition, the species invasiveness can be also explain by the high levels of genetic diversity observed both in native as well as in introduced populations using different molecular markers (ADNcp, AFLP). These results also suggest that the species was introduced several times, from different origins and with a high number of founders.
Finally, it has been showed that A. artemisiifolia possessed an large ecological amplitude, and that it was not specifically associated with a particular vegetal group. Therefore, the species is able to colonize different ecological environments and is potentially able to spread out of its present distribution.
The knowledge obtained through this thesis shows that the invasion of A. artemisiifolia is a multifactorial phenomenom. The invasion of that species depends first of all to the conditions met during its introduction and spread (disturbed habitats, anthropogenic dispersal). Then, its generalist character enables it to respond to the abiotic conditions encountered. Our results suggest that in the present context, A. artemisiifolia has a considerable potential to spread through France and Europe.
The aim of this thesis was to study through a multidisciplinary approach, the different biological, genetic and ecological species characteristics, as well as the characteristics of invaded communities which could explain its invasive success in France.
A bibliographic synthesis was realized on the different parameters involved in invasive processes, but also on the current knowledge of A. artemisiifolia.
The different life history traits of the species revealed a considerable variability, more particularly for seeds, which suggested the existence of an adapted strategy to colonize variable environments. The high phenotypic plasticity observed in A. artemisiifolia explained in part the success of its invasion. The whole population dynamics (rate of increase) is also different among habitats. The limiting factor to the colonization or the maintaining of populations is definitely the habitat stabilization. The occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi in the invaded communities may be a facilitating factor in the invasive process of the species.
In addition, the species invasiveness can be also explain by the high levels of genetic diversity observed both in native as well as in introduced populations using different molecular markers (ADNcp, AFLP). These results also suggest that the species was introduced several times, from different origins and with a high number of founders.
Finally, it has been showed that A. artemisiifolia possessed an large ecological amplitude, and that it was not specifically associated with a particular vegetal group. Therefore, the species is able to colonize different ecological environments and is potentially able to spread out of its present distribution.
The knowledge obtained through this thesis shows that the invasion of A. artemisiifolia is a multifactorial phenomenom. The invasion of that species depends first of all to the conditions met during its introduction and spread (disturbed habitats, anthropogenic dispersal). Then, its generalist character enables it to respond to the abiotic conditions encountered. Our results suggest that in the present context, A. artemisiifolia has a considerable potential to spread through France and Europe.
Ambrosia artemisiifolia L. (Asteraceae) est une plante annuelle originaire d'Amérique du Nord, introduite accidentellement à la fin du 19ème siècle en Europe. En France, cette espèce envahissante est à l'origine d'importants problèmes de santé publique causés par son pollen allergisant. C'est également une adventice problématique dans certaines cultures de printemps. Plus généralement, l'espèce colonise tous types d'habitats perturbés par l'homme. Son développement dans les milieux naturels semble cependant limité aux habitats régulièrement perturbés (grèves des rivières).
L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier à travers une approche multidisciplinaire, les différentes caractéristiques de l'espèce, tant biologiques, génétiques, qu'écologiques, ainsi que les caractéristiques des communautés envahies, pouvant permettre d'expliquer le succès de son envahissement en France.
Une synthèse bibliographique a été réalisée sur les différents paramètres impliqués dans les phénomènes d'invasions biologiques et sur les connaissances actuelles du modèle étudié, A. artemisiifolia.
Les différents traits d'histoire de vie de l'espèce ont révélé une variabilité considérable, en particulier au niveau des semences, ce qui suggère l'existence d'une stratégie adaptée à la colonisation d'environnements variables. L'importante plasticité phénotypique d'A. artemisiifolia mise en évidence, explique en partie le succès de cet envahisseur. La dynamique générale des populations (taux d'accroissement) est également différente entre habitats. Le facteur limitant la colonisation ou le maintien des populations est sans conteste la fermeture du milieu. De plus, la présence de mycorhizes à arbuscules dans les communautés envahies serait également un des facteurs susceptibles de faciliter le processus d'envahissement de l'espèce.
D'autre part, le potentiel d'envahissement de cette espèce peut s'expliquer par les niveaux de diversité génétique très élevés des populations natives et introduites, observés à l'aide de différents marqueurs moléculaires (ADNcp, AFLP). Ces résultats suggèrent également que l'espèce a été introduite à de multiples reprises, à partir de différentes sources et avec un nombre important de fondateurs.
Enfin, nos résultats montrent qu'A. artemisiifolia possède une amplitude écologique très large et qu'elle n'est pas spécifiquement inféodée à un groupement végétal particulier. L'espèce est donc capable de coloniser des environnements écologiquement différents et peut potentiellement accroître son aire de distribution de manière considérable.
Les connaissances acquises au cours de cette thèse montrent que l'invasion d'A. artemisiifolia est un phénomène multifactoriel. L'envahissement de cette espèce dépend avant tout des conditions rencontrées lors de son processus d'introduction et de colonisation (habitats perturbés, dispersion anthropique). Son caractère généraliste lui permet ensuite de pouvoir répondre de manière optimale aux conditions environnementales rencontrées. Nos résultats suggèrent que dans le contexte actuel, A. artemisiifolia présente un potentiel d'envahissement considérable en France comme dans le reste de l'Europe.
L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier à travers une approche multidisciplinaire, les différentes caractéristiques de l'espèce, tant biologiques, génétiques, qu'écologiques, ainsi que les caractéristiques des communautés envahies, pouvant permettre d'expliquer le succès de son envahissement en France.
Une synthèse bibliographique a été réalisée sur les différents paramètres impliqués dans les phénomènes d'invasions biologiques et sur les connaissances actuelles du modèle étudié, A. artemisiifolia.
Les différents traits d'histoire de vie de l'espèce ont révélé une variabilité considérable, en particulier au niveau des semences, ce qui suggère l'existence d'une stratégie adaptée à la colonisation d'environnements variables. L'importante plasticité phénotypique d'A. artemisiifolia mise en évidence, explique en partie le succès de cet envahisseur. La dynamique générale des populations (taux d'accroissement) est également différente entre habitats. Le facteur limitant la colonisation ou le maintien des populations est sans conteste la fermeture du milieu. De plus, la présence de mycorhizes à arbuscules dans les communautés envahies serait également un des facteurs susceptibles de faciliter le processus d'envahissement de l'espèce.
D'autre part, le potentiel d'envahissement de cette espèce peut s'expliquer par les niveaux de diversité génétique très élevés des populations natives et introduites, observés à l'aide de différents marqueurs moléculaires (ADNcp, AFLP). Ces résultats suggèrent également que l'espèce a été introduite à de multiples reprises, à partir de différentes sources et avec un nombre important de fondateurs.
Enfin, nos résultats montrent qu'A. artemisiifolia possède une amplitude écologique très large et qu'elle n'est pas spécifiquement inféodée à un groupement végétal particulier. L'espèce est donc capable de coloniser des environnements écologiquement différents et peut potentiellement accroître son aire de distribution de manière considérable.
Les connaissances acquises au cours de cette thèse montrent que l'invasion d'A. artemisiifolia est un phénomène multifactoriel. L'envahissement de cette espèce dépend avant tout des conditions rencontrées lors de son processus d'introduction et de colonisation (habitats perturbés, dispersion anthropique). Son caractère généraliste lui permet ensuite de pouvoir répondre de manière optimale aux conditions environnementales rencontrées. Nos résultats suggèrent que dans le contexte actuel, A. artemisiifolia présente un potentiel d'envahissement considérable en France comme dans le reste de l'Europe.