Diversité génétique du Pin sylvestre
Le Pin sylvestre (Pinus sylvestris) est un conifère présent de l’ouest de la péninsule ibérique et de l’Irlande jusqu’à la mer de Chine, et du sud de l’Espagne et de la Turquie jusqu’au nord de la Scandinavie. Peu difficile en termes de conditions climatiques ou de terrain, mais ayant besoin de beaucoup de lumière pour s’épanouir, il se retrouve souvent cantonné aux zones trop sèches, trop humides ou trop pauvres pour ses compétiteurs, comme par exemple l’Epicéa commun (Picea abies).
De par son immense aire de répartition, il n’est pas étonnant que de grosses différences morphologiques existent entre populations géographiquement éloignées, et que plus de 150 variétés aient été décrites à ce jour. En revanche, le fait que la pollinisation se fasse par le vent et puisse avoir lieu à très grande distance (plusieurs centaines de kilomètres) laissait supposer que les différences génétiques pourraient être moindres. L’impact de la dernière glaciation sur l’espèce pouvait aussi être questionné. D’un côté, la quasi-totalité de la distribution actuelle de l’espèce était alors couverte par les glaces, laissant quelques zones refuges dans les péninsules ibérique, italienne, les Balkans et la Turquie. Cette réduction de population pourrait avoir entrainé une baisse de la diversité génétique. A l’inverse, le fait que cette espèce soit tolérante au froid pourrait avoir permis sa survie en dehors de ces rares zones tempérées, et donc l’avoir moins affecté que d’autres espèces forestières de milieu tempéré.
Pour étudier cette diversité génétique, nous avons analysé 2321 échantillons provenant de 202 populations couvrant la totalité de l’aire de distribution, dont 286 échantillons récoltés en France et en Espagne grâce à l’appel passé sur Tela Botanica. En raison de l’extrême longueur du génome du Pin sylvestre (environ 21 milliards de paires de bases, contre 3.2 chez l’espèce humaine), nous avons utilisé une technique de séquençage qui se focalisait sur des zones précises reconnues et découpées par des enzymes mais réparties aléatoirement dans tout le génome : dans les gènes, mais aussi dans les portions non codantes du génome. Nous avons donc étudié « seulement » 2.8 millions de paires de bases, soit environ 0.01% du génome.
La diversité génétique s’est révélée relativement élevée en comparaison d’autres espèces végétales, et peu variable au sein de la distribution : les arbres présents en France étaient très similaires à ceux présents en Scandinavie ou en Chine. Les seules différences observées étaient principalement liées à la distance géographique : deux populations proches étaient en général un peu plus ressemblantes que deux populations très éloignées.
Certaines zones en particulier étaient plus différentes qu’attendu étant donné leur distance géographique : les mers (mer du Nord, mer Egée, mer Noire…) ou les plaines non habitées par le Pin sylvestre (plaines au nord des Pyrénées, autour du Caucase, à l’ouest de l’Oural ou à l’est de la Chine). Aucune trace en revanche d’une forte baisse de diversité dans les populations nordiques par rapport aux refuges du sud de l’Europe, comme on pourrait l’attendre si l’espèce avait recolonisé récemment toute l’Europe.
Sur le plan historique, des analyses démographiques se focalisant sur les trois populations les plus éloignées géographiquement (Espagne, Scandinavie et Chine) ont montré que la population espagnole s’était séparée des deux autres il y a environ 6 millions d’années, et que les populations nordiques et asiatiques s’étaient séparées beaucoup plus récemment, il y a environ 570 000 ans. Toutes avaient connu une récente augmentation démographique, datée à environ 61 000 ans. Le dernier maximum glaciaire, il y a environ 21 000 ans, ne semble donc pas avoir eu d’impact majeur sur ces populations. En revanche, nous avons pu mettre en évidence que, si les échanges génétiques entre ces populations étaient historiquement assez faibles, ils étaient actuellement extrêmement forts, ce qui explique l’absence de différence génétique entre populations, même très éloignées.
Enfin, nous avons étudié les différences génétiques entre populations qui pourraient être liées au climat, mais en avons trouvé seulement une trentaine (sur 2.8 millions de paires de bases), principalement liées à l’aridité : les populations en milieu aride sont très légèrement différentes de celles qui se situent en milieu plus humide.
Pour résumer, le Pin sylvestre présente une assez grande diversité génétique et peu de différences entre populations. Ces différences sont en général liées à la distance géographique entre les populations, et beaucoup plus rarement à des conditions climatiques telles que l’aridité. Cette absence de différences génétiques est principalement due au pollen qui voyage à longue distance grâce au vent et homogénéise le patrimoine génétique de l’espèce. La dernière glaciation a peu affecté cette espèce, qui a probablement résisté sous forme de petites populations en dehors des refuges classiquement décrits chez les autres espèces végétales dans le sud de l’Europe.
Pour plus de détails, l’étude est disponible en intégralité et en accès libre ici.