La génétique de la flore genevoise

Le canton de Genève abrite près de 40% des espèces de plantes vasculaires recensées en Suisse. Cette richesse floristique est aujourd’hui remarquablement documentée grâce aux inventaires botaniques, aux collections de notre herbier et au Monitoring de la flore du canton de Genève (MonGE). En revanche, la dimension génétique de cette biodiversité reste encore largement inexplorée. Or, la diversité génétique reflète l’histoire évolutive des espèces, conditionne leur capacité d’adaptation face aux changements environnementaux et constitue un élément déterminant pour assurer leur conservation à long terme.

Paysage naturell avec des arbres et un étang au premier plan

Afin de combler cette lacune, nous menons un projet qui associe deux approches complémentaires. La première consiste à établir un référentiel génétique, véritable bibliothèque génétique des plantes du canton, couvrant l’ensemble de la flore vasculaire indigène afin de reconstruire son histoire évolutive et de produire une ressource de référence pour la recherche. La seconde applique ces outils à l’étude de populations de plantes menacées afin d’évaluer leur diversité génétique et d’apporter des recommandations directement utilisables dans les plans de conservation.

En reliant ces deux volets, ce projet répond à l’un des nouveaux défis de la conservation, reconnu aussi bien par la Stratégie Biodiversité Suisse que par les objectifs internationaux de protection de la biodiversité. Il fait de Genève l’un des premiers territoires à disposer d’une approche intégrée combinant phylogénétique, génétique des populations et données floristiques à l’échelle d’une flore régionale entière.

« La diversité génétique est une composante essentielle de la biodiversité, mais elle reste encore largement absente des stratégies de conservation. En développant un référentiel génétique de la flore genevoise et en étudiant les populations d’espèces menacées, nous créons les outils qui permettront d’intégrer cette dimension dans les décisions de conservation de demain. »

Mathieu Perret, Conservateur

Scientifique portant des gants violets tenant une éprouvette à centrifugeuse, en train de la déposer dans un porte éprouvette

Objectifs et méthodologie

Ce projet poursuit un double objectif: développer une ressource génétique de référence couvrant l’ensemble de la flore genevoise et utiliser cette ressource pour répondre à des questions concrètes liées à la conservation des espèces les plus menacées.

Constituer un référentiel génétique de la flore genevoise

Le premier volet vise à caractériser génétiquement l’ensemble des plantes vasculaires indigènes du canton. Chaque espèce est documentée par des récoltes de terrain comprenant un spécimen d›herbier, garantissant son identification taxonomique, ainsi qu’un échantillon de tissu conservé dans notre banque d’ADN et de tissus.

Fleur composée jaune ressemblant à un pissenlit avec un mètre à ruban déroulé à côté pour mesurer la hauteur de l'individu

Après extraction de l’ADN, les échantillons sont analysés grâce aux technologies de séquençage à haut débit. Notre approche combine la capture ciblée de 353 gènes nucléaires à l’aide du kit Angiosperms353 et le genome skimming, qui permet de récupérer les principaux marqueurs chloroplastiques et ribosomiques utilisés en phylogénétique et pour l’identification moléculaire des espèces. L’ensemble de ces données est ensuite utilisé pour reconstruire les relations évolutives entre les espèces de la flore genevoise et produire un référentiel génétique de référence.

Les données générées sont ensuite analysées à l’aide de méthodes phylogénétiques afin de reconstruire un arbre évolutif de la flore genevoise. Cette ressource permet d’estimer les liens de parenté entre les espèces, de mesurer la diversité phylogénétique des différents habitats et d’enrichir les bases de données nationales et internationales consacrées à la biodiversité.

Étudier la diversité génétique des populations menacées

Le second volet transpose ces outils à une échelle plus fine: celle des populations naturelles.

Pour plusieurs espèces menacées du canton, des individus sont échantillonnés dans différentes populations, complétés lorsque cela est possible par des spécimens historiques conservés dans les herbiers. Les données génomiques obtenues permettent d’étudier la diversité génétique au sein des populations et entre elles, leur structuration, les échanges de gènes, les phénomènes d’hybridation ou encore les effets de la consanguinité.

Scientifique portant des gants violets, manipulant à l'aide de brucelles un petit morceau d'échantillon végétal

Ce volet constitue également un terrain d’expérimentation méthodologique. Il a notamment permis d’évaluer le potentiel du kit Angiosperms353 pour des analyses de génétique des populations, alors qu’il avait initialement été développé pour des études phylogénétiques à une échelle taxonomique beaucoup plus large. Les travaux réalisés contribuent également au développement de nouvelles approches pour l’étude des espèces polyploïdes, dont les multiples copies du génome représentent encore aujourd’hui un défi important pour les analyses génétiques.

En reliant les données génétiques aux informations issues du Programme de Monitoring de la flore du canton de Genève (MonGE), ce programme permet d’interpréter les résultats dans leur contexte écologique et d’orienter plus efficacement les futures mesures de conservation.

Résultats et perspectives

Ce projet a déjà permis de constituer une ressource génétique sans précédent pour la flore genevoise. Les données produites ont conduit à la reconstruction d’un arbre évolutif couvrant plus d’un millier d’espèces de plantes à fleurs, offrant une vision renouvelée des relations de parenté au sein de la flore régionale et une base scientifique robuste pour les travaux taxonomiques et phylogénétiques.

Cette ressource ouvre également de nouvelles perspectives pour la conservation. En intégrant l’histoire évolutive dans l’évaluation de la biodiversité, elle permet d’identifier les espèces et les habitats qui concentrent une part importante du patrimoine évolutif du canton, et donc de mieux hiérarchiser les priorités de conservation.

Carte du bassin genevois représentant la distribution de la diversité phylogénétique de la flore genevois, avec des petits carrés, vert, rouge, jaune et orange

Les études consacrées aux populations menacées démontrent quant à elles que les outils développés peuvent également être utilisés pour répondre à des questions très concrètes de conservation. Elles fournissent des informations inédites sur la diversité génétique des populations, leur fonctionnement et leur capacité d’adaptation, tout en contribuant au développement de méthodes aujourd’hui reprises dans d’autres projets de conservation génétique en Suisse, tel le projet GENSCOP.

À terme, ce projet fournira une infrastructure scientifique durable associant collections d’herbier, banque d’ADN et de tissus, référentiel génétique, arbre évolutif et données d’observation de terrain. En reliant ces différentes sources d’information, il permettra d’intégrer pleinement la diversité génétique dans le suivi et la conservation de la flore genevoise et offrira un modèle reproductible pour d’autres flores régionales.