Plantes emblématiques de la diversité tropicale et nommées en l’honneur du naturaliste zurichois Conrad Gessner, les Gesneriaceae comptent environ 3400 espèces dont beaucoup ont été sélectionnées pour être cultivées comme plantes ornementales, comme la plus connue, le saintpaulia commun ou violette du Cap.
Elles sont toutes issues d’un même ancêtre commun qui serait apparu il y a quelques 70 millions d’années. Au cours de cette longue histoire, ces plantes ont colonisé tous les continents, principalement les régions tropicales de la planète, ainsi que certaines régions tempérées d’Europe et dans l’hémisphère Sud (Chili, Afrique du Sud, Australie et nouvelle Zélande). Elles se sont diversifiées en plusieurs lignées qui présentent chacune leur propre forme de croissance et morphologie florale, associées à des adaptations répétées à de multiples modes de pollinisations par différents types de pollinisateurs (colibris, abeilles, chauves-souris) et à divers habitats (épiphyte, saxicole, terrestre).
Diversité morphologique dans le genre Sinningia
L’origine de cette extraordinaire diversité tropicale est encore mal comprise. Depuis plus de 30 ans, nos scientifiques contribuent d’une part l’amélioration de nos connaissances sur la systématique, la morphologie, l’écologie et la distribution de cette famille, particulièrement au Brésil, en Colombie, au Panama et en Ecuador, positionnant ainsi notre institution comme l’une des références dans l’étude des Gesneriaceae d’Amérique tropicale. D’autre part, en se basant sur cet inventaire précis des espèces constamment mis à jour, des analyses moléculaires nous permettent d’obtenir une vue plus précise des liens de parenté ou liens évolutifs entre les espèces, appelé l’arbre du vivant (Tree of life en anglais), nous fournissant des renseignements inédits sur l’âge des forêts tropicales et sur les causes de leur diversification.
À l’heure où les environnements tropicaux sont mis sous pression par les activités humaines et le réchauffement climatique, une meilleure compréhension des mécanismes de diversification des plantes, étroitement corrélés aux interactions biotiques et aux conditions environnementales est cruciale.
En utilisant la famille des Gesneriaceae comme modèle, ce projet continue d’apporter les arguments nécessaires pour protéger la richesse des forêts tropicales à l’origine de la biodiversité.
« Nos études montrent que la fabuleuse diversité des Gesnériacée, et des plantes en générale, a nécessité des millions d’années d’évolution pour se mettre en place. Face à la déforestation et la dégradation rapide de nombreux habitats des Tropiques, il est indispensable de trouver des réponses afin de mieux protéger et conserver cette richesse et histoire unique. »
Mathieu Perret, Conservateur
Sinningia guttata (Brésil)
Objectifs et méthodologie
Ce projet vise d’une part à recueillir des informations sur la distribution géographique, la morphologie, et l’écologie des espèces d’Amérique tropicale pour améliorer notre compréhension de la famille, mettre à jour le nombre d’espèces décrites, tout en révélant de nouvelles espèces, développer des clés de détermination spécifique et établir un inventaire floristique et taxonomique des Gesneriaceae pour la région.
Pour ce faire, nous réalisons des explorations de terrain, particulièrement dans des régions peu explorées du Brésil, de la Colombie, du Panama et d’Equateur. Les données récoltées (spécimens d’herbier, images, coordonnées géographiques, descriptions morphologiques) sont synthétisées dans des traitements taxonomiques et floristiques et enregistrées dans nos bases de données. Dans certains cas, nous récoltons également des graines qui grâce à l’expertise de nos horticulteurs et horticultrices viennent enrichir nos collections vivantes et nous permettent d’étudier les spécimens ex situ. Enfin, nous complétons notre étude approfondie de la famille en analysant les échantillons d’herbiers en prêt ou dans notre collection institutionnelle.
D’autre part, le projet vise à générer une phylogénie robuste et densément échantillonnée au niveau des espèces de la sous-famille d’Amérique tropicale des Gesneriaceae (Gesnerioideae) comptant environ 1200 espèces. L’analyse phylogénétique de ces données et l’utilisation de calibration moléculaire nous permettent d’étudier la dynamique de la diversification dans les différents biomes de cette région.
Pour ce faire, nous extrayons l’ADN des tissus frais provenant de nos récoltes de terrain et d’échantillons supplémentaires acquis grâce à de riches partenariats avec plusieurs experts des Gesneriaceae, pour obtenir une vision plus globale de l’évolution de cette famille à travers l’Amérique du Sud. Nous utilisons un kit de séquençage spécialement élaboré dans notre PhyloLab pour l’étude des Gesnériacées et qui améliore considérablement notre compréhension de l’histoire évolutive du groupe en fournissant un plus grand nombre de caractères informatifs que ceux initialement obtenus grâce aux données de séquençage traditionnel Sanger. Notre kit cible ainsi 830 gènes dont 551 sont spécifiques aux Gesneriaceae et les 279 autres correspondent aux gènes issus du kit Universal Angiosperms-353.
Résultats et perspectives
Ce projet a abouti à la mise à jour du guide de terrain des Gesneriaceae de la Province de Pinchincha en Equateur, édité par le Field Museum de Chicago et utilisé par les scientifiques et les non-spécialistes du monde entier pour la détermination des espèces de cette famille sur le terrain. Nous avons également contribué au traitement des Gesneriaceae pour la Flora e Funga do Brasil, améliorant ainsi les connaissances sur la systématique et la distribution des groupes brésiliens. Dans le cadre de ce projet, nous avons également décrit deux nouvelles espèces endémiques du Brésil (Sinningia ganevii et S. sulphurea) et une nouvelle espèce des Andes colombiennes (Besleria mucosa), réalisé la révision d’un genre méconnu (Besleria) et redécouvert une espèce (Goyazia villosa), plus jamais récoltée et considérée comme éteinte depuis sa découverte en 1842.
Drymonia croatti (Colombie)
Grâce à l’élaboration de notre kit de séquençage dédié aux Gesneriaceae et des analyses moléculaires qui en résultent, nous avons généré une phylogénie robuste pour plus de 1000 espèces, ce qui correspond à environ 70% de toutes les espèces répertoriées d’Amérique tropicale. Cette phylogénie nous permettra de mieux comprendre les mécanismes macroévolutifs dans les systèmes de pollinisation entre colibris et Gesnériacées. Elle montre également que la diversité des Gesnériacées dans les différentes forêts tropicales d’Amérique (Mata Atlantica, Andes, Amazonie, Antilles) résulte principalement de diversifications locales au sein de ces hotspots de biodiversité. Nos résultats soulignent aussi l’importance de préserver suffisamment de surfaces naturelles pour garantir la pérennité de ces processus de diversification dans le futur.
Nos prochaines missions de terrain, ainsi que le projet de post-doctorat de Dr. Gabriel Ferreira, réalisé durant une des trois années au sein de notre PhyloLab, nous permettront d’une part de continuer à affiner notre phylogénie, particulièrement pour des genres méconnus (Besleria) et pour lesquels nous n’avons pour le moment pas de données génomiques, tout en garantissant un transfert de connaissances et d’expertise aussi bien pour le traitement des données moléculaires que taxonomiques. D’autre part, en utilisant les phylogénies réalisées, nous poursuivons notre étude de l’évolution des systèmes de pollinisation et des préférences en matière d’habitat, pour déduire la dynamique de la diversification dans les différentes régions biogéographiques d’Amérique tropicale.
Fiche du projet
Lancement
- 2021
Famille concernée
- Gesneriaceae
Pays
- Brésil
- Colombie
- Équateur
- Panama
Partenaires
- Dr. Anna Marcionetti (Unil)
- Dr. Gabriel Ferreira, Post-doctorant (São Paulo, Brésil), au bénéfice d’une bourse FAPESP (2026-2028)
- Prof. Andrea Araujo, Professeur et spécialiste des Gesneriaceae du Brésil (Universidade Federal de São Carlos, Brésil)
- Laura Clavijo, Conservatrice et spécialiste des Gesneriaceae de Colombie (Université de Bogota, Colombie)
- Alejandro Zuluaga, Conservateur (Herbier CUVC, Colombie)
- Francisco Tobar, Botaniste (projet « Aves y Conservacion/ Bird Life in Ecuador »)
- John L. Clark, Conservateur et spécialiste des Gesneriaceae américaines (Selby botanical Garden, Floride, USA)
Équipe
- Mathieu Perret, Conservateur
- Alain Chautems, Conservateur honoraire
- Camille Christe, Adjointe scientifique
- Régine Niba, Laborantine
- Yvonne Menneret, Horticultrice, responsable de la collection des Gesneriaceae
