Sujets Memoires 2013-14 [PDF]

Zitiervorschau

Master en Biologie des Organismes et Ecologie: Thématiques de recherche et propositions de sujets de mémoire 2013-2014 Table des matières Par ordre alphabétique: Serge ARON – Evolution Biologique et Ecologie

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Marie BAUCHER - Biotechnologie Végétale

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Jean-Christophe de BISEAU - Evolution Biologique et Ecologie

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Farid DAHDOUH-GUEBAS – Ecologie des Systèmes et Gestion des Ressources

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Bruno DANIS - Biologie Marine

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Jean-Louis DENEUBOURG – Ecologie Sociale

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Chantal DE RIDDER – Biologie Marine

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Claire DETRAIN – Ecologie Sociale

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Thomas DROUET – Ecologie Végétale et Biogéochimie

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Philippe DUBOIS – Biologie Marine

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Denis FOURNIER - Evolution Biologique et Ecologie

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Isabelle GEORGE – Ecologie des Systèmes Aquatiques et Biologie Marine

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Marius GILBERT – Lutte Biologique et Ecologie Spatiale

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Olivier HARDY - Evolution Biologique et Ecologie

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Christian HERMAN – Physiologie et Génétique moléculaire des Plantes

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Patrick MARDULYN - Evolution Biologique et Ecologie

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Pierre MEERTS - Ecologie Végétale et Biogéochimie

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Nausicaa NORET – Ecologie Végétale et Biogéochimie

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Yves ROISIN - Evolution Biologique et Ecologie

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Pierre SERVAIS– Ecologie des Systèmes Aquatiques

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Nathalie VERBRUGGEN - Physiologie et Génétique moléculaire des Plantes

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Martine VERCAUTEREN – Anthropologie et Génétique Humaine

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Evolution Biologique et Ecologie Serge ARON, Directeur de recherches FRS-FNRS Directeur du service EBE Localisation: Campus du Solbosch, bâtiment U, porte C, niveau 4 Tel: +32 (0)2 650.30.37 - fax: +32 (0)2 650.24.45 e-mail: [email protected] web: http://homepages.ulb.ac.be/~saron/Serge_Aron/Welcome.html

Thème de recherche Structure des populations, Stratégies de reproduction, Evolution Les contraintes écologiques et les facteurs génétiques sont des acteurs fondamentaux dans l’évolution des comportements. Leur rôle dans l’évolution de la coopération et de la vie sociale est étudié chez différents modèles biologiques, plus particulièrement les insectes (fourmis). Les recherches de l’équipe portent sur (1) l’architecture génétique des sociétés et des populations, (2) les stratégies de reproduction et de dispersion des organismes, (3) l’évolution du sexe, (4) la compétition spermatique et (5) les causes immédiates (comment ?) et ultimes (pourquoi ?) des conflits sociaux. Ces recherches reposent sur la combinaison d’études écologiques et comportementales en milieu naturel, ainsi que sur des analyses moléculaires (génotypage, séquençage, cytométrie de flux, fluorescence in situ, …)

Sujet(s) de mémoire Chaque année, plusieurs sujets de mémoire sont proposés ; ils s’inscrivent dans le cadre des recherches en cours. Les thèmes suggérés couvrent un large éventail: structure génétique des populations, systèmes de reproduction, conflits reproductifs, compétition spermatique, … L’équipe est également ouverte aux sujets directement proposés par les étudiants, pour autant qu’un encadrement fiable soit assuré. Les étudiants intéressés peuvent prendre contact pour discuter plus en détail des sujets de mémoire.

Quelques publications représentatives Eyer P.A., Leniaud L., Darras H., Aron S. 2013. Hybridogenesis through thelytokous parthenogenesis in two Cataglyphis desert ants. Molecular Ecology, 22: 947-955. Leniaud L., Darras H., Boulay R., Aron S. 2012. Social hybridogenesis in the clonal ant Cataglyphis hispanica. Current Biology, 22: 1188-1193. Thurin N., Aron S. 2011. No reversion to single mating in a socially parasitic ant. Journal of Evolutionary Biology, 24: 1128-1134. Thurin N., Sery N., Guimbretiere R., Aron S. 2011. Colony kin structure and breeding system in the ant genus Plagiolepis. Molecular Ecology, 20 : 3251-3260. Fournier D., De Biseau J.-C., Aron S. 2009. Genetics, behaviour and chemical recognition of the invading ant Pheidole megacephala. Molecular Ecology, 18: 186-199. Aron S., De Menten L., Van Bockstaele D.R., Blank S.M., Roisin, Y. 2005. When hymenopteran males re-invented diploidy. Current Biology, 15: 824-827. Pearcy M., Aron S., Doums C., Keller L. 2004. Conditional use of sex and parthenogenesis for worker and queen production in ants. Science, 306: 1780-1783. Passera L., Aron S., Vargo E.L., Keller L. 2001. Queen control of sex ratio in fire ants. Science, 293: 1308-1310.

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Biotechnologie Végétale Marie BAUCHER, Maître de Recherches FRS-FNRS Localisation: Campus de Gosselies Tel: +32 (0)2 650.95.79 - fax: +32 (0)2 650. 95.78 e-mail: [email protected] web: http://lbv.ulb.ac.be/

Thèmes de recherche et Sujets de mémoire Thème de recherche : Interactions peuplier – nématode à galles : importance du métabolisme de la lignine et impact sur la production de biomasse Les nématodes à galles sont des pathogènes infectant le système racinaire de la majorité des espèces de plantes. Ils ont une répartition mondiale et ont un impact négatif sur les cultures, induisant des pertes massives de rendement. Parmi les nombreux métabolismes de la plante altérés lors de l’infection par les nématodes à galles, celui de la lignine a été récemment identifié par études transcriptomiques comme significativement dérégulé chez des légumineuses. Etonnamment, peu de données sur l’interaction arbre-nématode à galles sont disponibles alors que des arbres présentant un intérêt agro-économique, comme le peuplier, sont des hôtes sensibles. L’objectif principal du projet est donc d’étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires du métabolisme de la lignine lors de l’interaction peuplier-nématode à galle et d’évaluer l’impact que pourraient avoir ces nématodes sur les cultures forestières pour, à terme, adapter au mieux nos stratégies d’exploitation grâce aux avancées biotechnologiques.

Sujets de mémoire Plusieurs sujets de mémoire concernant l’étude de peupliers transgéniques affectés dans l’expression de gènes clés dans la biosynthèse de la lignine sont possibles. Les expériences réalisées seront dans le domaine de la culture in vitro, de la biologie moléculaire (clonage, RT-qPCR) de la biologie cellulaire et de la microscopie (microscopie électronique et confocale).

Quelques publications récentes Moussawi, J., Baldacci-Cresp. F., Leplé, J.-C., Twijfels, L., Laurans, F., Spokevicius A., Bossinger, G., Brunel, N., Vermeersch M., Pérez-Morga, D., El Jaziri, M., and Baucher, M. PtaRHE1, a member of the ATL family of the RING-H2 proteins, has a role in the regulation of secondary growth in Populus, in preparation Baucher, M., Moussawi, J., Vandeputte, O. M., Monteyne, D., Mol, A., Pérez-Morga, D., & El Jaziri, M. (2013). A role for the miR396/GRF network in specification of organ type during flower development as supported by ectopic expression of Populus trichocarpa miR396c in transgenic tobacco. Plant Biology 15, 892–898 Fladung, M., Altosaar, I., Bartsch, D., Baucher, M., Boscaleri, F., Gallardo, F., Häggman, H., Hoenicka, H., Nielsen, K., Paffetti, D., Séguin, A., Stotzky, G., & Vettori, C. (2012). European discussion forum on transgenic tree biosafety. Nature biotechnology, 30: 37-38. Baucher, M., Pérez-Morga, D., & El Jaziri, M. (2012). Insight into plant annexin function: from shoot to root signaling. Plant Signalling & Behavior, 7, 524-528. Baucher, M., Oukouomi Lowe, Y., Vandeputte, O. M., Mukoko Bopopi, J., Moussawi, J., Vermeersch, M., Mol, A., El Jaziri, M., Homblé, F., & Pérez-Morga, D. (2011). Ntann12 annexin expression is induced by auxin in tobacco roots. Journal of Experimental Botany, 62: 4055-4065. Mukoko Bopopi, J., Vandeputte, O. M., Himanen, K., Mol, A., Vaessen, Q., El Jaziri, M., & Baucher, M. (2010). Ectopic expression of PtaRHE1, encoding a poplar RING-H2 protein with E3 ligase activity, alters plant development and induces defence-related responses. Journal of Experimental Botany, 61:297-310.

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Evolution Biologique et Ecologie Jean-Christophe de BISEAU, Chargé de cours Localisation: Campus du Solbosch, bâtiment U, porte C, niveau 4, local 155a Tel: +32 (0)2 650.45.10 - fax: +32 (0)2 650.24.45 e-mail: [email protected] web: http://ebe.ulb.ac.be/ebe/de_Biseau.html

Thème de recherche Ecologie et évolution de la communication chimique chez les insectes Les organismes produisent, au niveau de leur métabolisme secondaire, des substances naturelles qui jouent un rôle prépondérant dans les interactions entre les êtres vivants partageant le même milieu, de même que dans les relations entre les individus d'une même espèce, en régissant notamment les activités sexuelles et sociales. Leur étude est donc fondamentale pour comprendre les interactions comportementales (reproduction, grégarisme, socialité), le fonctionnement des écosystèmes et les mécanismes à l'origine de la biodiversité (spéciation par exemple). Différents aspects de la communication chimique chez les insectes (fourmis, chrysomèles, coccinelles, blattes) sont abordés par lʼanalyse des comportements qui y sont associés et par la mise en évidence et l’identification des substances produites (phéromones, substances défensives, …). SUJET DE MEMOIRE PROPOSE EN 2011-2012 Les étudiants intéressés par ces thématiques de recherche sont invités à prendre contact avec le promoteur. PUBLICATIONS REPRESENTATIVES Voir le site web mentionné ci-dessus.

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Ecologie des Systèmes et Gestion des Ressources Farid DAHDOUH-GUEBAS, Chargé de cours & Directeur de service Localisation : Campus du Solbosch Tél : 02/650.21.37 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be/sciences/biocomplexity/

Description des thématiques de recherche du labo  Dynamique de la structure de la végétation : télédétection + SIG + réalité du terrain  Facteurs environnementaux et humains explicatifs  Étude de la végétation : caractéristiques des propagules (détachement de l’arbre, flottation, dispersion)  Interactions plant-animal: prédation de propagules, brachyogamie (?), pathogènes détruisant les feuilles ou les racines des palétuviers  Ethologie : comportement des crabes violonistes (boulettes de nutrition, micro-algues), orientation des crabes  Questionnaires socio-écologiques: utilisation, perceptions de changements, sujets de gouvernance, potentiel d’écotourisme  Écologie de la restauration : développent, succession secondaire, recrutement faunistique  Mangrove Reference Database and Herbarium : macro-écologie des mangroves, socioeconomie et caractéristiques climatiques des pays, distributions d’espèces, biogeographie, logiciels d’identification, analyses historiques  Biologie du changement global : augmentation du niveau de la mer, dispersion des propagules dans les mangroves, colonisation  Catastrophes naturels : érosion du sol, érosion par les marées, pluies El-Niño, ouragans, ondes océaniques (d’ouragans, de tsunamis), protection côtière par les mangroves  Description silvimetrique d’une forêt : création de forêts virtuelles, comparaison de méthodes de description de la végétation  Fonctionnalité des mangroves : fonctionnalité des palétuviers (biens et services écologiques et socio-écologiques), fonctionnalité de l’écosystème de la mangrove (fonctions écologiques) Tout sujet de MFE est tiré des activités de recherche ci-dessus. La liste qui figure ci-dessous n’est qu’une sélection de thèmes. Les étudiants sont invités de consulter le professeur pour recevoir la liste complète des sujets avec les objectifs et les prérequis pour chaque sujet. Pour autant que possible les objectifs particuliers seront orientés vers les intérêts de l’étudiant. A la proposition des étudiants, on peut envisager aussi d’autres sujets. Les étudiants sont également encouragés de consulter les publications dans les revues internationales avec comité de lecture disponibles sur le site web du labo pour se former une idée de la recherche. Plusieurs thèmes nécessitent l’obtention d’une bourse de voyage telle que celles de la CUD (date limite à vérifier ; fin octobre/novembre).

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THEMES:  Une approche SIG utilisant des données des sciences naturelles et sociales pour comprendre la distribution globale des forêts de mangroves.  La complexité des racines affecte-t-elle l’Interaction entre crabes et propagules ? Une approche intégrant le comportement animal de fourragement dans des systèmes d’information géographique  Comparaison de la diversité florale et la distribution des mangroves à Tumpat (côte est) et Matang (côte oust) sur la péninsule de Malaisie en utilisant les images Quickbird.  Le comportement alimentaire du crabe violoniste Uca lactea annulipes au Kenya et ses conséquences pour le fonctionnement de la forêt de mangrove.  Evaluation de l’état de plantations de mangrove âgés de 20 ans : succession floristique, recrutement faunistique, processus environnementales et utilizations humaines.  Fragmentation de mangroves urbaines et péri-urbaines adjacentes à la ville de Recife, Pernambuco – Brésil, détectée sur une série diachronique de 35 ans d’images de Landsat, du China-Brazil Earth-Resources Satellite (CBERS) et de Quickbird.  L’ethnobiologie, la valuation et la gestion des forêts de mangroves.  Occupation humaine traditionnelle dans la réserve naturelle du Parque Estadual da Ilha do Cardoso (littoral sud de l’État de São Paulo – Brésil)  Des trous de canopée de mangroves déclenchés par des processus naturels et humains : une etude de cas dans le littoral sud de l’État de São Paulo – Brésil  The quest for the most exact silvimetric description of a forest : creation of virtual forests and simulations of different phytosociological methods.  Emergent homing behaviour in the modeling of foraging of the mangrove crab Thalamita crenata  Testing 20 years of mangrove forest structure development in Gazi (Kenya) predicted by KiWi with field data  Using object-based classification of very high resolution remote sensing imagery (aerial, Ikonos, Quickbird and GeoEye-1 images) to extract information on stem positions in both forests with discontinuous and continuous canopies  Development of isolated trees at the northernmost limit of mangroves along the WestAfrican coast  Integrating very high resolution digital terrain models in the KiWi model to forecast mangrove dispersal under increasing sea-levels  Pruning or thinning a planted mangrove forest ? A case-study using KiWi to predict the effect of various forest management options.  Mangrove species zonation : how ? Reproducing zonation patterns using environmental and vegetation data  Foraging behaviour in Uca lactea annulipes in Kenyan mangroves : spatial analysis of home ranges, feeding pellet depositions and selfish herds  Impact of Neosarmatium meinerti and N. smithii on mangrove regeneration in Kenyan mangroves : modeling interactions amongst crabs and propagule predation in function of leaf and propagule availability  Simulating the future development of the XXX mangrove forest using the KiWi model Investigating the gain and loss of the coastal protection function of mangroves against ocean surges : a modelling approach using different species compositions, densities and diameter distributions of mangrove trees in the KiWi model. 6

Biologie Marine Bruno DANIS, Chargé de cours Localisation : Biologie Marine CP 160/15, Avenue F.D. Roosevelt 50,1050 Bruxelles Tél : +32 (0)2 650.28.15 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be.be/sciences/biomar

Thème de Recherche Les océans polaires ont une valeur écologique, biogéographique et politique singulières, et présentent de grands contrastes dans leur fonctionnement. Les espèces qui y vivent présentent souvent des adaptations spécifiques à ces conditions environnementales particulières. Les écosystèmes marins polaires sont actuellement soumis à des changements de ces conditions qui se déroulent rapidement, et leur capacité de résilience est mal connue. La complexité de cette problématique nécessite d’être abordée en combinant des approches in vivo, in vitro et in silico, et en mobilisant de grands réseaux collaboratifs. La axes de recherche s’intègrent ainsi dans les nouveaux programmes de recherche du SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research, www.scar.org) et de l’IASC (International Arctic Science Committee, www.iasc.info). Biodiversité des ecosystèmes marins polaires En dépit d’ambitieux efforts de recensement à large échelle (www.coml.org), les relations entre les facteurs environnementaux des regions polaires et leurs niveaux de biodiversité sont mal comprises. Ces efforts de recensement ont toutefois mis en lumière un net manque d’information sur la biodiversité des organismes marins. Dans cet esprit, le premier axe de recherche se focalise sur l’établissement d’une base de connaissance sur la biodiversité des astéries polaires. Cette base intégrera l’information historique et récente sur la biodiversité de ces organismes, constituant la première étape vers les approches dynamiques développées dans les autres axes. Elle permettra par exemple d’intégrer et d’exploiter les données biogéographiques, écologiques, physiologiques et génétiques. Sa mise en oeuvre présente de nombreuses facettes, telles que l’intégration et l’analyse de données historiques et récentes, le recensement et la digitalisation des collections, l’identification morphologique et génétique, l’analyse macroécologique, ou encore le recensement et l’échantillonnage sur le terrain, en milieu polaire. Eco-physiologie du stress chez les organismes polaires Les espèces marines des régions polaires présentent des caractéristiques physiologiques et morphologiques uniques, mais aussi probablement l’une des moins bonnes capacités d’adaptation aux variations rapides qui sont actuellement observées dans leur environnement. Même si un effort de recherche considérable se focalise sur la modélisation des effets du changement global sur les écosystèmes marins, de nombreux aspects de la biologie de des organismes polaires (notamment liés à leurs limites de tolérance, ou leur susceptibilité au stress) sont très mal documentés. Du niveau subcellulaire au niveau individuel, ces aspects seront étudiés en utilisant les étoiles de mer (Echinodermata : Asteroidea) comme modèle initial.

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Ecologie Sociale Jean-Louis DENEUBOURG, Chercheur qualifié FRS-FNRS Localisation : Campus de la Plaine, Bâtiment NO niveau 5, Boulevard du Triomphe 1050 Bruxelles Tél : 02/650.57.76 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be/sciences/use/

Thème de Recherche Etude expérimentale et théorique du comportement de ponte de Trichogramme sur des œufs  artificiels.  Promoteurs : Jean‐Louis Deneubourg, Grégory Sempo  Ce  MFE  s’inscrit  dans  le  cadre  d’un  projet  WBGREEN  de  la  région  wallonne  dont  l’objectif  est  la  conception  de  microsystèmes  de  bioproduction  autonomes  permettant  un  élevage  en  masse  d’insectes. Il se focalise sur la conception et la mise au point d'un bioréacteur dans lequel sont placés  des oeufs artificiels mimant des oeufs de lépidoptère dans le but d'effectuer une production en masse  de parasitoïdes Trichogrammes.  Cette recherche en collaboration avec l’UCL et l’ULg vise à identifier  les étapes comportementales du parasitisme et de modéliser l'ensemble du processus afin d'optimiser  les étapes les plus délicates liée aux comportements grégaire ou solitaire de ces parasitoïdes.  Dans  le  cadre  de  ce  projet,  le  but  de  ce  MFE  sera,  sur  base  d’observations  comportementales,  de  quantifier l’influence de la densité de femelles et d’œufs artificiels sur le comportement de ponte. Les  expériences  permettront  notamment  de  mettre  en  évidence  les  rôles  respectifs  des  comportements  mimétiques et de la compétition entre femelles. Ces mesures permettront d’optimiser le processus de  ponte  en  maximisant  notamment  le  ratio  taux  de  pontes/nombre  de  femelles  nécessaires.  Vu  les  comportements  mimétiques  en  jeu  entre  femelles,  l’utilisation  d’outils  théoriques  sera  nécessaire  et  permettra  de  prédire  les  dynamiques  non  linéaires  résultant  de  ces  interactions  et  d’identifier  les  conditions optimales de ponte.    Contrôle de la décision collective d’un groupe de blattes au moyen d’individus conditionnés.  Promoteurs : Jean‐Louis Deneubourg, Grégory Sempo  Dans une décision collective, si le consensus peut émerger des interactions entre individus identiques,  celui‐ci  peut  également  être  biaisé  vers  une  solution  plutôt  qu’une  autre  par  certains  individus  présentant  une  préférence.  Afin  de  mettre  en  évidence  l’influence  qu’un  petit  nombre  d’individus,  vous  étudierez  la  décision  collective  d’un  groupe  mixte  composé  d’individus  naïfs  et  d’individus  informés.  Ces  derniers  seront  obtenus  par  conditionnement  aversif  pour  une  odeur  normalement  attractive  pour  les  blattes  (extrait  de  vanille.  Gadd  &  Raubenheimer  2000).  Lors  d’un  choix  binaire  entre  un  abri  présentant  l’odeur  de  conditionnement  et  un  abri  vierge,  vous  mettrez  en  évidence  le  ratio critique d’individus informé/naïfs dans la population capable de forcer un choix sous‐optimal, à  savoir l’agrégation collective du groupe dans l’abri vierge. Vous mettrez en évidence la relation entre  ce  ratio  critique,  la  taille  de  la  population  et  le  niveau  de  conditionnement  des  individus.  Cette  expérience,  en  plaçant  les  individus  en  conflit  entre  leur  attraction/répulsion  pour  une  odeur  et  leur  attraction pour les congénères, permettra de mieux comprendre le poids respectif de ces deux facteurs  sur le comportement individuel des blattes et donc sur la décision collective du groupe. 

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Biologie Marine Chantal De Ridder, Professeur Localisation : Biologie marine, bâtiment U, porte C, niveau 5 Tél : 02/650.57.66 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be/sciences/biomar/

Thèmes de recherche 1. Diversité, évolution, et écologie fonctionnelle des symbioses (échinodermes –échinides, crustacés symbiotiques, microflore digestive et biofilms bactériens) 2. Biologie de la nutrition des échinides: comportement alimentaire et structures digestives (approches morphologique, écologique et évolutive) 3. Biogéographie et biodiversité des échinides (les échinides antarctiques face au changement global)

Sujets de mémoire Les étudiants intéressés peuvent contacter le promoteur pour discuter de sujets de mémoire liés aux thèmes présentés ci-dessous

Quelques publications récentes du groupe de recherche • De Bruyn C, David B, De Ridder C and Rigaud T. Asymmetric exploitation of two echinoid host species by a parasitic pea-crab and its consequences on the parasite life-cycle. Marine Ecology Progress Series 2010, 398: 183-191 • Ziegler A., R. Mooi, G. Rolet and C. De Ridder. Origin and evolutionary plasticity of the gastric caecum in sea urchins (Echinodermata: Echinoidea). BMC Evolutionary Biology 2010:313 doi:10.1186/14712148-10-313. http://www.biomedcentral.com/1471-2148/10/313 • Hardy C., David B., Rigaud T., De Ridder C. & Saucède T. 2011. Ectosymbiosis associated with cidaroids (Echinodermata: Echinoidea) promotes benthic colonization of the seafloor in the Larsen embayments, western Antarctica. Deep-Sea Research Part II. 58 : 84-90 Doi : 10.1016/j.dsr2.2010.05.025 • De Bruyn C., De Ridder C., Rigaud T. and B. David. 2011. Chemical host detection and differential attraction in a parasitic pea crab infecting two echinoids. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 397 : 173-178. Doi:10.1016/j.jembe.2010.12.005 • Q. Jossart, B. David, C. De Bruyn, C. De Ridder, T. Rigaud, R. A.Wattier 2013. No evidence for host specialization in a parasitic crab exploiting two echinoid hosts. Marine Ecology Progress Series - 475: 167–176, doi: 10.3354/meps10131 • Kaiser S. et al. 2013. Patterns, processes and vulnerability of Southern Ocean benthos: a decadal leap in knowledge and understanding. Review, Concept and Synthesis - Mar Biol (2013) 160:2295–2317 DOI 10.1007/s00227-013-2232-6 • Lecointre, G. et al. 2013. Is the Species Flock Concept Operational? The Antarctic Shelf Case. PLoS ONE 8(8): e68787. doi:10.1371/journal.pone.0068787.

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Ecologie Sociale Claire DETRAIN, Chargé de cours/ Maître de recherches FRS-FNRS Localisation : Campus de la Plaine, Bâtiment NO niveau 5, Boulevard du Triomphe 1050 Bruxelles Tél : 02/650.55.29 Email : [email protected] Webpage : www.ulb.ac.be/sciences/use/detrain.html

Thème de recherche Etude des phénomènes collectifs chez fourmis dans le cadre de l’exploitation des ressources et de l’immunité sociale. Etude des relations mutualistes des fourmis avec les pucerons et avec les plantes

Sujet(s) de mémoire 1. Comportements hygiéniques au sein de la fourmilière Encadrantes : Claire Detrain & Jean-Baptiste Leclerc La vie en société de milliers d’individus apparentés dans un milieu confiné augmente le risque de transmission des pathogènes. Outre les défenses immunitaires individuelles, les insectes sociaux ont développé un arsenal de comportements prophylactiques. Ainsi, le rejet des larves infectées et des cadavres contribue à la survie et au développement des fourmilières L’objectif global de ce mémoire est de montrer l’efficacité de ces comportements hygiéniques dans la lutte contre la transmission de pathogènes. Plus précisément, nous chercherons à répondre aux questions suivantes: Les stratégies prophylactiques et hygiéniques sont-elles dépendantes de la taille de la colonie ? La structure interne du nid influence-t’-elle la propagation des pathogènes ? Observe-t’-on une plus grande efficacité dans la gestion des cadavres au fil d’expositions successives à un même pathogène? 2. Mutualisme pucerons-fourmis: stratégies de protection contre un prédateur aphidiphage Encadrants : C. Detrain & F. Verhegen-(Gembloux –ULG). Les fourmis nuisent au contrôle des populations de pucerons en réduisant significativement l'impact des prédateurs aphidiphages. Si l’efficacité des fourmis à éloigner des prédateurs tels que les larves de coccinelles est bien connue, leur impact réel sur les larves de syrphes est sujet à controverse. Nous nous proposons de quantifier le degré de « tolérance » des fourmis Lasius niger aux pontes et à la voracité des larves d’Episyrphus balteatus en fonction de la richesse des ressources (nombre, densité des pucerons, qualité du miellat) ou des caractéristiques de la fourmilière (taille et besoins nutritifs). 3.Autres sujets possibles : Etude des interactions entre la myrmécofaune et les plantes (dispersion des graines, pollinisation,…). Les étudiants intéressés sont invités à prendre contact pour discuter en détail de ces projets.

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Quelques publications de l’équipe sur ces thématiques Servigne P. and Detrain C. Opening myrmecochory blackbox : what happens inside the ant nest? Ecol Res 25 (2010), 663–672. Detrain C., Verhegen F., Diez L., Wathelet B. and Haubruge E. Aphid-ant mutualism: how honeydew sugars influence the behaviour of ant scouts. Physiological Entomology 35, 168–174 (2010). Diez L, Deneubourg J.L., Hoebeke L and Detrain C. Orientation in undertaking ants: memory or chemical cues? Animal behaviour 81 (6) (2011), 1171-1176 Diez L, Deneubourg J.L and Detrain C. Social prophylaxis through distant corpse removal in ants. Naturwissenschaften, 99(10) (2012), 833-842

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Ecologie Végétale et Biogéochimie Thomas DROUET, Professeur assistant Localisation : Campus de la Plaine Tél : 02/650.91.55 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be/sciences/lagev/index.html

Thèmes de recherche 1) Cycle des éléments dans les écosystèmes forestiers à partir de mesures isotopiques J’étudie le cycle des éléments dans les écosystèmes forestiers à partir de mesures d’isotopes stables. Les isotopes du strontium (Sr) sont utilisés comme analogues du calcium (Ca). Ils offrent un outil performant pour déterminer l’origine du Ca prélevé par la végétation (altération des minéraux ou précipitations atmosphériques). L’archivage de signatures isotopiques (Sr, Nd, Pb) dans les cernes de croissance des arbres (dendrochimie isotopique) permet d’étudier les modifications chimiques du sol sous l’influence des changements environnementaux (précipitations acides, pollutions). L’influence de différentes essences forestières sur les cycles biogéochimiques peut également être estimée par ces méthodes. 2) Ecologie des communautés Je m’intéresse également aux déterminants pédologiques (pH, éléments minéraux, texture, …) de la répartition spatiale des arbres au sein des communautés forestières en relation avec les traits fonctionnels des espèces (densité du bois, surface foliaire spécifique). Les étudiants intéressés sont invités à prendre contact avec Thomas Drouet pour préciser des sujets de mémoire.

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Biologie Marine Philippe DUBOIS, Maître de Recherches FRS-FNRS Localisation: Biologie Marine CP 160/15 Avenue F.D. Roosevelt 50, B-1050 Brussels Tel: +32 (0)2 650.28.39 Local: UC5.149 e-mail: [email protected] web:http://www.ulb.ac.be/sciences/biomar/

Thèmes de recherche Impact du changement global sur les organismes benthiques et mécanismes d’acclimatation/adaptation Le changement global a pour conséquence, en milieu marin, une augmentation de la température des eaux de surface et une acidification de la colone d’eau. En effet, le CO2 atmosphérique est pour une part importante absorbé par les océans où il modifie l’équilibre des carbonates. Il en résulte une diminution du pH et une réduction du taux de saturation du carbonate de calcium. Par ailleurs, les changements climatiques induisent un accroissement de la fréquence des événements hydrodynamiques violents. Les travaux menés visent à déterminer les effets de l’augmentation de température et de l’acidification à différents niveaux d’intégration biologique : la physiologie, en particulier la balance acide-base et la croissance squelettique, le développement larvaire et la croissance, la capacité à résister à l’hydrodynamisme, les interactions biotiques structurant les écosystèmes littoraux tempérés et tropicaux, la distribution des organismes, en particulier dans l'océan austral. Les résultats obtenus permettent d’inférer la capacité des organismes et populations à résister aux changements attendus. Acidification et biodisponibilité des métaux L’acidification de la colonne d’eau modifie la spéciation et la biodisponibilité des métaux. Par ailleurs, la modification de la balance-acide base des organismes suite à cette acidification peut à son tour affecter l’accumulation de ces contaminants par les organismes. Cette problématique est bordée à la fois en conditions expérimentales, en manipulant le pH et les concentrations métalliques, mais aussi en comparant in situ des organismes de physiologies contrastées. Ecotoxicologie des métaux chez les algues d’aquaculture tropicales L’algue rouge, Kappaphycus alvarezii est une algue dont on extrait des carrhagénanes, polysaccharides servant d'agent d'épaississement et de stabilisation dans l'industrie alimentaire. Actuellement, plus de 400 villageois sont employés dans le nord de Madagascar et sur les côtes du canal de Mozambique pour la production de cette algue. Comme tous les carraghénophytes, K.alvarezii a une importante capacité de complexation et séquestration de métaux lourds. Le littoral malgache n’étant pas exempt de contaminations métalliques cette capacité d’accumulation de métaux pourrait affecter le produit fini, pour partie destiné à la consommation humaine. Les travaux portent sur la caractérisation et la dynamique de ces contaminations métalliques

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Sujets de mémoire Les étudiants sont invités à prendre contact avec le promoteur pour définir un sujet de mémoire s’inscrivant à la fois dans les thèmes de recherche présentés et dans les préoccupations du candidat.

Quelques publications récentes de l’équipe Moulin L., Catarino A. I., Claessens T and Dubois P. 2011. Effects of seawater acidification on early development of the intertidal sea urchin Paracentrotus lividus. Mar. Pollut. Bull. 62: 48-54. Catarino AI, De Ridder C, Gonzalez M, Gallardo P, Dubois Ph 2012. Sea urchin Arbacia dufresnei (Blainville 1825) larvae response to ocean acidification. Polar Biology 35: 455-461. Moureaux C,.Simon J, Mannaerts G, Catarino AI, Pernet P, Dubois P 2011. Effects of field contamination by metals (Cd, Cu, Pb, Zn) on biometry and mechanics of echinoderm ossicles. Aquat Toxicol 105: 698-707. Moureaux C, Dubois P 2012. Plasticity of biometrical and mechanical properties of Echinocardium cordatum spines according to environment. Mar Biol 159: 471-479. Ingels J, Vanreusel A, Brandt A, Catarino AI, David B, De Ridder Ch, Dubois Ph, Gooday AJ, Martin P, Pasotti F, Robert H 2012. Possible effects of global environmental changes on Antarctic benthos: a synthesis across five major taxa. Ecology Evolution 2: 453-485.. Catarino AI, Bauwens M, Dubois Ph 2012, Acid-base balance and metabolic response of the sea urchin Paracentrotus lividus to different seawater pH and temperatures, Environmental Science and Pollution Research 19: 2344-2353. Collard M, Catarino AI, Bonnet S, Flammang P, Dubois Ph. 2013 Effects of CO2-induced ocean acidification on physiological and mechanical properties of the starfish Asterias rubens. J exp mar Biol Ecol 446 : 355–362. Collard M, Laitat K, Moulin L, Catarino AI, Grosjean Ph, Dubois Ph. 2013 Buffer capacity of the coelomic fluid in echinoderms. Comp Biochem Physiol A 166 : 199–206.

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Evolution Biologique et Ecologie Denis FOURNIER, Chercheur qualifié FRS-FNRS Localisation: Evolution Biologique et Ecologie, bâtiment U, porte C, niveau 4 Tel: +32 (0)2 650.44.97 - fax: +32 (0)2 650.24.45 e-mail: [email protected] web: http://ebe.ulb.ac.be/ebe/Fournier.html

Thème de recherche Invasions biologiques - Génétique des populations - Stratégies de reproduction et de dispersion – Évolution du sexe – Écologie - Insectes sociaux – Analyses moléculaires Les recherches menées dans l’équipe porte sur (i) les conséquences des invasions biologiques, tant du point de vue de l’envahisseur que de l’environnement envahi, (ii) la génétique des populations, les stratégies de reproduction et de dispersion et (iii) l’évolution du sexe. Nos recherches s’intéressent aux insectes sociaux invasifs, et plus particulièrement aux fourmis, aux termites et aux bourdons. Les travaux réalisés reposent sur des études comportementales et écologiques en milieux naturels et perturbés (Australie, Galápagos, Guyane, Cameroun, Belgique…), sur des outils moléculaires (ADN microsatellites, ADN mitochondrial) et des analyses chimiques. Les étudiants intéressés par ces thématiques peuvent prendre contact pour discuter plus en détail des projets en cours au laboratoire. Ils peuvent également proposer et définir avec le promoteur un sujet de mémoire s’intégrant dans les thématiques de recherche du laboratoire.

Sujet(s) de mémoire Il ne s’agit que de propositions, d’autres sujets peuvent être abordés. Impact de la fourmi envahissante Solenopsis geminata sur la faune endémique des îles Galápagos – Aspects génétiques et écologiques Ce mémoire s’inscrit dans un projet consacré à l’impact de la fourmi envahissante Solenopsis geminata sur la faune des Galápagos, et notamment sur la tortue terrestre endémique Geochelone porteri. Les îles Galápagos présentent un degré d’endémisme important et à ce titre constituent un milieu fragile et sensible aux invasions biologiques. La fourmi de feu tropicale Solenopsis geminata fait partie des espèces végétales et animales envahissantes parmi les plus nuisibles du globe. Largement répandue sur l’archipel, les conséquences de sa présence sur les populations d’arthropodes, de reptiles ou d’oiseaux n’ont pourtant été que très peu étudiées. Ce mémoire portera sur les facteurs génétiques et écologiques expliquant le succès de cette espèce envahissante. Différents traits d’histoire de vie liés aux stratégies de dispersion et de reproduction seront étudiés. Les relations génétiques entre sociétés appartenant à des populations et à des îles différentes seront également mesurées pour tenter de retracer les routes d’introduction de la fourmi dans l’archipel. Ce travail reposera sur la combinaison d’analyses moléculaires, bioinformatiques et écologiques.

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Architecture génétique des colonies et génétique des populations chez les termites humivores des forêts guyanaises (en collaboration avec Yves Roisin, Evolution Biologique et Ecologie) Les termites humivores sont l'un des taxa les plus abondants dans les sols des forêts néo- et afrotropicales, où ils constituent un maillon important dans le réseau trophique. Leurs stratégies de reproduction et de dispersion restent néanmoins peu connues. L’objectif de ce travail est de déterminer l’architecture génétique des sociétés, à savoir le nombre de rois et de reines, leur parenté génétique et leur contribution relative à la descendance, et d’étudier les relations qu’entretiennent les différentes sociétés d’une population. Ce travail se basera sur l’utilisation de marqueurs moléculaires et sur l’application d’analyses de génétique des populations. Date d’accueil : 2013-2014

Quelques publications représentatives Fournier D, Tindo M, Kenne M, et al. (2012) Genetic structure, nestmate recognition and behaviour of two cryptic species of the invasive big-headed ant Pheidole megacephala. PLoS ONE 7, e31480. Foucaud J, Orivel J, Fournier D, et al. (2009) Reproductive system, social organization, human disturbance and ecological dominance in native populations of the little fire ant, Wasmannia auropunctata. Molecular Ecology 19, 5059-5073. Fournier D, Aron S (2009) No-male’s land for an Amazonian ant. Current Biology 19, R738-R740. Fournier D, de Biseau J-C, Aron S (2009) Genetics, behaviour and chemical recognition of the invading ant Pheidole megacephala. Molecular Ecology 18, 186-199. Orivel J et al. (2009) Ecologically heterogeneous populations of the invasive ant Wasmannia auropunctata within its native and introduced ranges. Ecological Entomology 34, 504-512. Fournier D, Dubois D, Aron S (2008) Isolation and characterization of microsatellite loci for the invasive ant Pheidole megacephala. Molecular Ecology Resources 8, 919-922. Fournier D, Battaille G, Timmermans I, Aron S (2008) Genetic diversity, worker size polymorphism and division of labour in the polyandrous ant Cataglyphis cursor. Animal Behaviour 75, 151-158. Foucaud J, Fournier D, Orivel J, et al. (2007) Sex and clonality in the little fire ant. Molecular Biology and Evolution 24, 2465-2473. Aron S, Fournier D (2007) L’énigme de l’altruisme. Science & Avenir Hors-Série 152, 44-49. Fournier D, Aron S (2007) Le sexe, si nécessaire. Les Dossiers de La Recherche 27, 20-25. Estoup A, Fournier D (2005) Guerre des sexes chez une fourmi : reproduction clonale des mâles et des reines. M/S Médecine Sciences 21, 907-909. Fournier D, Estoup A, Orivel J, et al. (2005) Clonal reproduction by males and females in the little fire ant. Nature 435, 1230-1234.

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Ecologie des Systèmes Aquatiques & Biologie Marine Isabelle GEORGE, chargée de cours Localisation: Ecologie des Systèmes Aquatiques Campus Plaine, Bâtiment A Local A.2.104 Tel : +32 (0)2 6505992 Biologie marine Campus Solbosch, Bâtiment U, porte C, 5e étage Local UC5.238A Tél : +32 (0)2 6502224 e-mail: [email protected]

Thèmes de recherche : microbiologie environnementale moléculaire    La  diversité  estimée  des  procaryotes  (bactéries  et  archées)  dépasse  de  plusieurs  ordres  de  grandeur  celle des plantes et des animaux. Cette diversité reste globalement peu caractérisée , de même que les  mécanismes  biologiques  et  évolutifs  qui  la  sous‐tendent.  Son  ampleur  soulève  cependant  de  nombreuses questions : existe‐t‐il autant de niches écologiques que d’espèces de procaryotes sur terre  et quelles sont‐elles ? Les taxons microbiens dominants sont‐ils toujours les plus actifs ? A quoi sert la  myriade  de  taxons  rares qu’on  observe  dans  la  plupart  des  écosystèmes  ?  Comment  exploiter  un  tel  réservoir  de  diversité,  alors  que  99%  des  microorganismes  n’ont  jamais  pu  être  cultivés  en  laboratoire ? Nous tentons de répondre à ces questions par trois approches différentes :    Structure et dynamique des communautés procaryotiques aquatiques (collaboration avec P. Servais,  Ecologie des Systèmes aquatiques)    Nous étudions la structure des communautés microbiennes (nombre d’espèces et abondance relative  de  celles‐ci)  dans  différents  milieux  aquatiques :  eaux  douces,  eaux  côtières,  sédiments,  mangroves.  Nous  cherchons  à  comprendre  et  à  prédire  les  variations  spatiales  et  temporelles  de  celle‐ci  en  fonction  des  paramètres  environnementaux,  et  notamment  des  pressions  d’origine  anthropique  (apports  de  matière  organique,  pollutions  par  des contaminants  chimiques  et  métalliques).  L’objectif  est de comprendre le lien entre la structure des communautés microbiennes et 1) leur fonction, 2) leur  résistance  face  à  des  changements  des  conditions  environnementales  et  3)  leur  résilience  face  à  ces  mêmes changements. Ces études combinent des approches moléculaires (séquençage à haut débit de  l’ADN et l’ARN), des mesures d’activité métabolique, des mesures de paramètres physico‐chimiques et  des manipulations de communautés microbiennes en laboratoire.    Interactions bactériennes (collaboration avec C. De Ridder & Marinella Silva Laport, Biologie marine)    La  diversité  du  monde  procaryotique  s’explique  en  partie  par  la  multitude  d’interactions  existantes  entre  microorganismes :  relations  de  commensalisme,  coopération,  de  synergie  métabolique,  d’amensalisme,  de  compétition,  de  prédation.  Nous  étudions  ces  interactions  dans  diverses  matrices  (sols,  éponges)  afin  d’évaluer  quelles  interactions  façonnent  la  structure  des  communautés  bactériennes  dans  ces  environnements.  Cette  étude  combine  des  approches  physiologiques  (co‐

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cultures  d’espèces  en  laboratoire  sous  différentes  conditions)  et  des  approches  moléculaires  (cartographie  de  la  diversité  phylogénétique  et  utilisation  des  données  dans  des  modèles  prédictifs  d’interactions (« biological network inference »)).     Les  microorganismes  sont  également  impliqués  dans  de  nombreuses  symbioses  avec  des  hôtes  eucaryotes.  Nous  étudions  plus  particulièrement  les  interactions  symbiotiques  entre  invertébrés  marins benthiques (oursins, éponges) et leurs microorganismes associés.     Bioprospection  d’enzymes  et  molécules  naturelles  bioactives  (collaboration  avec  Marinella  Silva  Laport, Biologie marine)    La  diversité  métabolique  du  monde  microbien  reste  virtuellement  inexplorée  au  regard  de  son  potentiel  biotechnologique.  Les  raisons  principales  sont  l’absence  d’un  effort  collectif  pour  isoler  un  maximum  de  microorganismes  de  l’environnement,  mais  surtout  l’impossibilité  de  cultiver  la  plupart  de ceux‐ci en laboratoire (besoins physiologiques inconnus, nécessité de vivre dans des consortia avec  d’autres  espèces  etc.  ).  Pour  pallier  à  ce  problème,  nous  développons  des  méthodes  de  cultures  alternatives aux méthodes traditionnelles qui nous permettent d’isoler des microorganismes dits « non  cultivables »  (cas  du  phylum  des  Acidobacteria).  En  parallèle,  nous  développons  des  techniques  de  clonage à haut débit de l’ADN environnemental dans un hôte bactérien facile à cultiver afin d’accéder  indirectement  à  ce  pool  d’ADN  (métagénomique).  Dans  les  deux  cas,  les  colonies  sont  criblées  pour  leur  activité  de  production  de  molécules  antagonistes  (antibiotiques)  et  pour  leur  activité  de  dégradation  de  xénobiotiques  ou  de  biopolymères  de  plantes  et  d’algues.  Une  troisième  approche  consiste  à  cribler  le  génome  de  certaines  souches  (quand  il  est  disponible)  à  la  recherche  de  gènes  d’intérêt.   

Sujets de mémoire    Les  étudiants  sont  invités  à  prendre  contact  avec  le  promoteur  pour  définir  un  sujet  de  mémoire  s’inscrivant à la fois dans les thèmes de recherche présentés et dans les préoccupations du candidat. 

  Quelques publications représentatives    I.F. George, M. Hartmann, M.R. Liles, S.N. Agathos. (2011). Recovery of as‐yet uncultured soil Acidobacteria on  dilute solid media. Applied and Environmental Microbiology, 77: 8184‐8188.   Parsley,  L.  C., Linneman,  J., Goode,  A.  M., Becklund,  K., George,  I., Goodman,  R.  M., Lopanik,  N.  B., & Liles,   M.  R. (2011). Polyketide synthase pathways identified from an arrayed metagenomic library are derived from  soil Acidobacteria. FEMS microbiology ecology, 78(1): 176‐187.  I. George, B. Stenuit & S.N. Agathos. Application of metagenomics to bioremediation. (2010). In: D. Marco (ed),  Metagenomics: Theory, Methods, and Applications, Caister Academic Press / Horizon Scientific Press, pp. 119‐ 140.   I. George, L. Eyers, B. Stenuit, S.N. Agathos. (2008). Effect of 2,4,6‐trinitrotoluene on soil microbial communities.  Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 35(4): 225‐236.  P.  Servais,  T.  Garcia‐Armisen,  I.  George,  G.  Billen.  (2007).  Fecal  bacteria  in  the  rivers  of  the  Seine  drainage  network: source, fate and modeling. Science of the Total Environment 357: 152‐167.

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Lutte Biologique et Ecologie Spatiale Marius GILBERT, Chercheur qualifié FRS-FNRS Localisation: Campus Solbosch, bâtiment U, porte B, niveau 2, local UB2.171 Tel: +32 (0)2 650.37.80 e-mail: [email protected] web: http:// lubies.ulb.ac.be/mgilbert.html

Thème de recherche Nos recherches portent sur l'épidémiologie spatiale de maladies émergentes (grippe aviaire, fièvre catarrhale ovine, tuberculose bovine, malaria), et aux processus qui participent à leur émergence et à leur propagation (intensification de l'élevage, intensification du commerce, changement climatique, urbanisation). Ce travaux s'appuient en particulier sur de la modélisation à l'aide de statistiques spatiales en R et de systèmes d'information géographiques (SIG). Plus spécifiquement, nous travaillons sur quatre thèmes de recherche: i) la géographie de la grippe aviaire (particulièrement en Asia), ii) la distribution spatiale de l'intensification de la production animale et les tendances futures, iii) la cartographie des populations humaines et animales, et iv) de nouveaux développements méthodologiques pour modéliser la propagation d'organismes invasifs. Une description plus détaillée des sujets de recherche est consultable sur http://lubies.ulb.ac.be/Spatepi.html Les étudiants intéressés peuvent prendre contact pour discuter plus en détail des projets en cours au laboratoire et définir un sujet de mémoire.

Quelques publications représentatives Van Boeckel, T, W. Thanapongtharm, T. Robinson, B. Chandra, X. Xiao & M. Gilbert (2012) Improving risk models for avian influenza: the role of intensive poultry farming and flooded land during the 2004 Thailand epidemic. Plos ONE 7(11): e49528. doi:10.1371/journal.pone.0049528 Van Boeckel, T., W. Thanapongtharm, T. Robinson, L. D’Aietti & M. Gilbert (2012). Predicting the distribution of intensive poultry farming in Thailand. Agriculture, Ecosystem and Environment. Doi: 10.1016/j.agee.2011.12.019 Linard C., Gilbert M, Snow RW, Noor AM, Tatem AJ (2012) Population Distribution, Settlement Patterns and Accessibility across Africa in 2010. PLoS ONE 7(2): e31743. doi: 10.1371/journal.pone.0031743 Gilbert, M. & Liebhold, S. (2010) Comparing methods for estimating invasive species spread rate: a simulation study. Ecography Doi 10.1111/j.1600-0587.2009.06018.x. Martin, M., D. Pfeiffer, X. Zhou, X. Xiao, D. Prosser, G. Fusheng & M. Gilbert (2011) Spatial distribution and risk factors of highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 in China. PLoS Pathogens 7(3): e1001308. Doi:10.1371/journal.ppat.1001308 Gilbert M., Newman, S.H., Takekawa JY, Loth L, Biradar C, Prosser DJ, Balachandran S, Subba Rao SV, Mundkur T, Yan B, Xing Z, Hou Y, Batbayar N, Natsagdorj T, Hogerwerf L, Slingenbergh J, Xiao,X (2011) Flying over an infected landscape: distribution of Highly Pathogenic Avian Influenza H5N1 risk in South Asia and satellite tracking of wild waterfowl. Ecohealth DOI: 10.1007/s10393-010-0672-8 Linard, C., Gilbert, M., A.J. Tatem. (2010) Assessing the use of global land cover data for guiding large area population distribution modelling. GeoJournal. Doi: 10.1007/s10708-010-9364-8

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Evolution Biologique et Ecologie Olivier HARDY, Chercheur qualifié FRS-FNRS Localisation: Solbosch, bâtiment U, UC4.250 Avenue F.D. Roosevelt 50, B-1050 Brussels Tel: +32 (0)2 650.65.85 - fax: +32 (0)2 650.24.45 Email: [email protected] Webpage: http://ebe.ulb.ac.be/ebe/Hardy.html

Équipe : Génétique des populations et diversité des communautés végétales tropicales

Thèmes de recherche Les recherches menées dans l’équipe s’intéressent aux processus impliqués dans la dynamique de la biodiversité, avec un intérêt particulier pour la biodiversité végétale des forêts pluviales africaines. Ces recherches relèvent principalement de la génétique des populations, la phylogéographie, la phylogénie et l’écologie des communautés. Les études en cours portent sur : (1) La phylogéographie d’arbres ou d’herbacées d’Afrique centrale pour reconstruire l’histoire des populations et tester l’impact des changements climatiques passés ; (2) Les mesures de la dispersion des graines et du pollen d’arbres pour quantifier les flux géniques; (3) Le développement de « codes-barres ADN » pour identifier les espèces d’arbre en Afrique; (4) L’analyse des communautés végétales pour étudier l’impact des filtres écologiques, de la dérive démographique et de l’histoire ; (5) La modélisation en génétique et écologie pour comprendre l’action des processus structurant la diversité ; (6) Le développement de logiciels pour l’analyse de données de génétique des populations ou de diversité des communautés.

Sujets de mémoire Les étudiants intéressés par ces thématiques sont invités à prendre contact avec Olivier Hardy pour discuter des possibilités de mémoire. Parmi les sujets possibles, il y aurait notamment une étude sur la phylogéographie et les flux de gènes d’une espèce d’arbre impliquant une mission de terrain en Afrique centrale pour récolter des échantillons et des analyses de laboratoire (séquençage de gènes et/ou génotypage de microsatellites).

Quelques publications représentatives Hardy OJ, Born C, Budde K, Daïnou K, Dauby G, Duminil J, Ewédjé EEBK, Gomez C, Heuertz M, Koffi KG, Lowe AJ, Micheneau C, Ndiade-Bourobou D, Piñeiro R, Poncet V (2013) Comparative phylogeography of African rain forest trees: a review of genetic signatures of vegetation history in the Guineo-Congolian region. Comptes rendus Geoscience (early online). doi:10.1016/j.crte.2013.05.001 Duminil J, Brown RP, Ewédjè EEBK, Mardulyn P, J.-L. Doucet JL, Hardy OJ (2013) Large-scale pattern of genetic differentiation within African rainforest trees: insights on the roles of ecological gradients and past climate changes on the evolution of Erythrophleum spp (Fabaceae). BMC Evolutionary Biology 13:195.

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doi:10.1186/1471-2148-13-195 Parmentier I, Duminil J, Kuzmina M, Philippe M, Thomas DW, Kenfack D, Chuyong GB, Cruaud C, Hardy OJ (2013) How effective are DNA barcodes in the identification of African rainforest trees? PLoS ONE 8(4): e54921. doi:10.1371/journal.pone.0054921 Hardy OJ, Couteron P, Munoz F, Ramesh BR, Pélissier R (2012). Phylogenetic turnover in tropical tree communities: impact of environmental filtering, biogeography and mesoclimate niche conservatism. Global Ecology and Biogeography 21:1007–1016. doi: 10.1111/j.1466-8238.2011.00742.x Duminil J, Kenfack D.; Viscosi V, Grumiau L; Hardy OJ (2011) Testing species delimitation in sympatric species complexes: the case of an African tropical tree, Carapa spp. (Meliaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution 62:275–285. doi:10.1016/j.ympev.2011.09.020 Réjou-Méchain M, Hardy OJ (2011) Properties of similarity indices under niche-based and dispersal-based processes in communities. The American Naturalist 177: 589-604. doi: 10.1086/659627 Debout GDG, Doucet J-L, Hardy OJ (2011) Population history and dispersal ecology inferred from spatial genetic structure of a Central African timber tree, Distemonanthus benthamianus (Caesalpinioideae). Heredity 106:8899. doi:10.1038/hdy.2010.35 Ley A, Hardy OJ (2010) Species delimitation in the Central African herbs Haumania (Marantaceae) using georeferenced nuclear and chloroplastic DNA sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 57:859–867. doi: 10.1016/j.ympev.2010.08.027 Koffi KG, Heuertz M, Doumenge C, Onana J-M, Gavory F, Hardy OJ (2010) A combined analysis of morphological traits, chloroplast and nuclear DNA sequences within Santiria trimera (Burseraceae) suggests several species following the Biological Species Concept. Plant Ecology & Evolution 143:160–169. Parmentier I., Hardy O. J. (2009) The impact of ecological differentiation and dispersal limitation on species turnover and phylogenetic structure of inselberg’s plant communities. Ecography 32: 613-622.

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Physiologie et Génétique moléculaire des Plantes Christian HERMANS, chercheur qualifié FNRS Localisation : LPGMP, Campus Plaine, Bâtiment BC, aile C, niveau 6 Tel: 02 650 54 17 – fax : 02 650 54 21 Email : [email protected]

Webpage : www.ulb.ac.be/sciences/lpgmp

Thèmes de recherche Nutrition des plantes en éléments minéraux majeurs. Comprendre comment les plantes régulent l'absorption et le transport d'ions essentiels peut avoir des applications majeures pour l’environnement et la santé humaine. En modifiant ces facteurs, il est possible de développer des cultures qui demande moins d’intrants ainsi que des produits de récolte à valeur nutritionnelle ajoutée . Deux thèmes de recherche sont axés sur l’homéostasie du magnésium et l’impact de la disponibilité en azote sur le système racinaire dans l’espèce modèle Arabidopsis thaliana. D’une part, le but recherché est de savoir comment les plantes acquièrent le magnésium et régulent leur teneur interne. Des approches physiologiques et transcriptomiques globales ont permis d’identifier le transport des sucres et l’horloge circadienne comme des cibles précoces de la carence en Mg [1,2]. D’autre part, les mécanismes qui gouvernent la plasticité du système racinaire en réponse aux nitrates sont étudiés (des teneurs faibles stimulent le développement de racines latérales, alors que des teneurs uniformes élevées ont un effet inhibiteur) [3]. Nous avons recours à des approches génétiques directes et à l’exploitation de la variabilité naturelle dans des populations d’Arabidopsis pour identifier des gènes qui régulent l’architecture racinaire. Pour ces deux lignes de recherche, un transfert des connaissances est envisagé vers les espèces agronomiques du genre Brassica (chou, colza, …) auxquelles la plante modèle est apparentée.

Sujets de mémoire (1) Biofortification en magnésium pour l’amélioration nutritionnelle des plantes Le sujet de mémoire porte sur la nutrition minérale des plantes pour améliorer l'alimentation humaine. Le magnésium est le 4ème cation le plus répandu dans le corps humain, avec la moitié de ses apports alimentaires d'origine végétale. En outre, hypomagnésémie est reconnue comme un problème clinique mondial et prévaut également chez les ruminants. L’objectif est de disséquer et d'exploiter les bases physiologiques et génétiques pour la régulation de la concentration en Mg dans les tissus végétaux, qui sont peu comprises à ce jour. Déterminer comment les plantes contrôlent l’absorption du Mg à partir de la rhizosphère, ainsi que le transport et l'allocation aux organes, aura des implications importantes pour la nutrition des plantes et la santé humaine. Avec la connaissance des gènes qui régulent l'homéostasie du Mg, il sera possible d'élaborer des stratégies de biofortification (le processus d’amélioration du contenu en minéraux et en vitamines dans les plantes) par sélection classique. L'objectif à long terme est d'enrichir les parties comestibles des cultures, ce qui offrirait à l’homme des sources améliorées en Mg pour surmonter la malnutrition minérale. Des stratégies de recherche sont développées pour disséquer les mécanismes de l'homéostasie du Mg dans Arabidopsis thaliana. L'exploitation de la variation dans des populations naturelles et des mutants vise à identifier les gènes clés contrôlant la teneur en Mg dans les tissus végétaux. Arabidopsis a une large répartition géographique et est donc soumis à des environnements différents, ce qui en fait un modèle utile pour étudier l'adaptation et de sélection. Nous avons déjà observé une différence de plus de

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50% de la teneur en Mg entre les populations les plus contrastées [4]. Des stratégies d’analyse des traits quantitatifs et de cartographie associative seront effectuées pour identifier les loci responsables de ces traits. Dans la seconde approche génétique directe, sera étudiée une lignée mutant due à l’exposition aux neutrons rapides, qui accumule deux fois plus de Mg dans les feuilles que le type sauvage. Date d’accueil : à partir de 2013 Responsable : Dr Christian Hermans, [email protected] (2) Etude de l’influence de l’azote sur le développement racinaire Le sujet de mémoire s’inscrit dans une thématique de l'amélioration de l'acquisition et de l'utilisation des nutriments dans les végétaux. La fertilisation azotée est utilisée depuis des décennies pour augmenter le rendement des cultures, mais des concentrations excessives en nitrates sont préjudiciables à la santé humaine et à l'environnement. Dans l'UE des 27, plus d’un tiers du territoire est désigné comme zone vulnérable aux nitrates. Il est donc essentiel de développer un système de production durable avec moins d'intrants et de minimiser l’impact de la production agricole sur l’environnement. Le mémoire repose sur l’étude de l’architecture racinaire facette largement négligée pour améliorer l’acquisition des nutriments. La question centrale est de comprendre la régulation du développement racinaire et l’allocation de biomasse entre les racines et parties aériennes [4], et en particulier de savoir comment le nitrate influence le développement et la croissance de la racine d’Arabidopsis thaliana. Les stratégies expérimentales visent à exploiter la variation de l’architecture racinaire et de la production de biomasse en réponse aux nitrates dans des mutants [5,6] et des populations naturelles [7]. Le rôle d’un gène identifié par ces approches comme régulant la croissance et le développement racinaire sera ensuite étudié. A long terme, les perspectives de cette thématique de recherche seraient de transférer les connaissances acquises dans Arabidopsis vers des cultures du genre Brassica, avec l’ambition d’améliorer l’efficacité et l’utilisation de l’azote et de minimiser la pollution liée aux nitrates d’origine agricole. Date d’accueil : à partir de 2013 Responsable : Dr Christian Hermans, [email protected]

Quelques publications représentatives [1] Hermans C., Vuylsteke M., Coppens F., Craciun A., Inzé D. and Verbruggen N. (2010) The early transcriptomic changes induced by magnesium deficiency in Arabidopsis thaliana reveal the alteration of circadian clock genes expression in roots and the triggering of ABA-responsive genes. New Phytologist 187: 119-131. [2] Hermans C., Vuylsteke M., Coppens F., Cristescu S., Harren F., Inzé D. and Verbruggen N. (2010) System analysis of the responses to long term magnesium deficiency and restoration in Arabidopsis thaliana. New Phytologist 187: 132-144. [3] Hermans C., Hammond J.P., White P.J. and Verbruggen N. (2006) How do deficiencies of essential mineral elements alter biomass allocation? Trends in Plant Sciences 11: 610-617. [4] Baxter I., Hermans C., Lahner B., Yakubova E., Tikhonova M., Bing H., Verbruggen N., Chao D.-Y. and Salt D.E. (2012) Mineral accumulation of Arabidopsis natural populations. PLoS ONE 7: e35121. [5] Hermans C., Porco S., Verbruggen N. and Bush D. (2010) Chitinase-like protein CTL1 plays a role in the root system plasticity in response to multiple environmental signals. Plant Physiology 152: 904-917. [6] Hermans C., Porco S., Vandenbussche F., Gille S., De Pessemier J., Van Der Straeten D., Verbruggen N. and Bush D. (2011) Dissecting the role of CTL1 in nitrate-dependent changes in root architecture. Plant Physiology 157: 1313-1326. [7] De Pessemier J., Chardon F., Juraniec M., De Laplace P. and Hermans C. (2012) Natural variation of the root morphological response to nitrate supply in Arabidopsis. Mechanisms of Development, In press.

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Evolution Biologique et Ecologie Patrick MARDULYN, Chercheur qualifié FRS-FNRS Localisation : Solbosch, bâtiment U, UC4.149b Avenue F.D. Roosevelt 50, B-1050 Brussels Tel: +32 (0)2 650.26.49 - fax: +32 (0)2 650.24.45 Email : [email protected], Webpage : http://ebe.ulb.ac.be/ebe/Mardulyn.html

Thèmes de recherche Phylogéographie, dispersion et mécanismes de spéciation chez différents insectes herbivores en Europe. Les insectes herbivores contribuent pour plus d'un quart des espèces à la diversité des organismes vivants (à l'exclusion des fungi, algues et microbes) sur notre planète. Il semble donc naturel de choisir ce groupe pour étudier les mécanismes de spéciation, qui génèrent la diversité biologique. Une grande partie de ces insectes herbivores présentent une spécialisation alimentaire forte, et ne se nourrissent que d'une ou quelques espèces de plantes hôtes, alors que d'autres ont un régime alimentaire plus varié. Certains comme les chrysomèles (coléoptères) ont développé une diversité remarquable de stratégies de défense pour se protéger, notamment la production de substances toxiques qui les rendent peu attractifs pour leurs prédateurs potentiels. La phylogéographie permet d'étudier l'évolution de la diversité biologique au niveau intraspécifique. Elle explore les relations évolutives entre les différents allèles d'un gène et leur distribution géographique. On peut alors estimer et comparer les probabilités de différentes hypothèses d'évolution des populations ou espèces, d'avoir engendré les structures phylogéographiques mises en évidence. Ces hypothèses concernent par exemple l'impact des changements climatiques du passé, ou l'impact des capacités de dispersion, sur la distribution géographique actuelle de la diversité génétique, et les mécanismes de spéciation. Plusieurs projets de phylogéographie comparée sont en cours dans notre équipe de recherche: nous comparons la distribution de la diversité génétique entre plusieurs espèces et pour plusieurs gènes. Les motifs phylogéographiques mis en évidence nous permettent de tester des hypothèses (1) sur l'impact des changements climatiques du passé sur différents insectes, dont les chrysomèles (coléoptère herbivore spécialisé sur quelques plantes hôtes) européennes et américaines adaptées au froid, (2) sur la stratégie de dispersion et l'histoire de colonisation des scolytes (coléoptères qui s'attaquent aux arbres de nos forêts), (3) sur l'effet de la spécialisation alimentaire des abeilles et bourdons sur la structure génétique des populations, (4) sur les mécanismes de spéciation chez ces différents insectes. Nous nous intéressons également aux méthodes analytiques qui permettent de comparer des hypothèses à partir de données phylogéographiques, ou qui permettent d'estimer différents paramètres de l'histoire évolutive des populations et espèces. Nous évaluons ces méthodes au moyen de simulations de l'évolution des populations par ordinateur, et nous développons des modèles afin de mieux analyser la variation génétique observée à partir de nos données.

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Sujets de mémoire Les étudiants intéressés peuvent prendre contact pour discuter plus en détail des projets en cours au laboratoire et définir un sujet de mémoire. En collaboration avec Nicolas Vereecken (http://student.vub.ac.be/~nvereeck/), Landscape Ecology & Plant Production Systems (EIB): étude phylogéographique d’une des espèces d'abeilles sauvages les plus rares d'Europe, Colletes halophilus, dont les populations sont exclusivement limitées aux marais salins des côtes Atlantiques, de la Manche et de la mer du Nord. Les résultats seront comparés à ceux obtenus pour son espèce-soeur, C. hederae (Dellicour et al., sous presse). Quelques publications représentatives Dellicour S, Mardulyn P, Hardy O, Hardy C, Roberts SPM, Vereecken NJ. 2013. Inferring the mode of colonisation of the rapid range expansion of a solitary bee from multi-locus DNA sequence variation. Journal of Evolutionary Biology, in press. Vereecken NJ, Wilson CA, Hötling S, Schulz S, Banketov SA, Mardulyn P. 2012. Pre-adaptations and the evolution of pollination by sexual deception: Cope’s rule of specialization revisited. Proceedings of the Royal Society B, 279 :4786-4794. Mardulyn P. 2012. Trees and/or networks to display intraspecific DNA sequence variation? Molecular Ecology, 21:3385-3390. Mardulyn P., Othmezouri N., Mikhailov Y., Pasteels J.M. 2011. Conflicting mitochondrial and nuclear phylogeographic signals and evolution of host-plant shifts in the boreo-montane leaf beetle Chrysomela lapponica. Molecular Phylogenetics and Evolution, 61:686-696. Mardulyn P., Mikhailov Y., Pasteels J.M. 2009. Testing phylogeographic hypotheses in a euro-siberian cold-adapted leaf beetle with coalescent simulations. Evolution, 63:2717-2729. doi:10.1371/journal.pone.0002960 Mardulyn P., Milinkovitch M.C. 2005. Inferring contemporary levels of gene flow and demographic history in a local population of the leaf beetle Gonioctena olivacea from mitochondrial DNA sequence variation, Molecular Ecology, 14:1641-1653. Cassens I., Mardulyn P., Milinkovitch M. C. 2005. Evaluating intraspecific "Network" construction methods using simulated sequence data: do existing algorithms outperform the global maximum parsimony approach?, Systematic Biology, 54 :363-372.

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Ecologie Végétale et Biogéochimie Pierre MEERTS, Professeur ordinaire & Directeur de service Localisation : Campus de la Plaine Tél : 02/650.91.67 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be/sciences/lagev/index.html

Thèmes de recherche Mes recherches portent sur la variation des traits fonctionnels (surface foliaire spécifique, hauteur, teneur en éléments minéraux, etc.), son déterminisme et son rôle dans l’adaptation des plantes à leur environnement. Mes modèles principaux sont i) la flore et la végétation du Katanga (RD Congo), spécialement les forêts et les végétations établies sur des sols riches en cuivre, ii) les plantes exotiques envahissantes. Ces travaux comportent souvent un volet expérimental (culture en jardin commun ou en conditions contrôlées). Je développe également des recherches en floristique et taxonomie de la flore d’Afrique tropicale, en collaboration avec l’Herbarium et la bibliothèque de botanique africaine de l’ULB. SUJET DE MEMOIRE Structuration de la variation génétique de la capacité à accumuler et à tolérer le cobalt et le cuivre chez Anisopappus chinensis La contamination des sols par les Eléments Traces Métalliques (ETM) représente une pression de sélection importante pour la végétation. Très peu d’espèces ont développé une capacité remarquable à tolérer des teneurs élevées en métaux dans le sol. Dans ce présent projet, nous étudierons la tolérance et l’accumulation d’ETM chez une espèce de la flore des sols riches en cuivre et en cobalt du Katanga (République Démocratique du Congo), Anisoppapus chinensis (Asteraceae). Chez cette espèce, les concentrations foliaires en Co et en Cu observées in natura présentent de fortes variations intraspécifiques encore incomprises. En conditions contrôlées, nous mettrons en culture plusieurs dizaines d’individus venant de 6 populations d’origines métallicoles et non métallicoles afin de répondre aux questions suivantes : i) les populations métallicoles et non métallicoles diffèrent-elles dans leurs capacités de tolérance et d’accumulation du Co et du Cu ? Si oui, ii) Existe-t-il de la variation génétique entre populations d’une même origine ? iii) Existe-t-il de la variation génétique entre familles (= descendants d’individus différents) au sein de la même population ?

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Ecologie Végétale et Biogéochimie Nausicaa NORET, Professeur assistant Localisation : Campus de la Plaine Tél : 02/650.91.61 Email: [email protected] Webpage: http://www.ulb.ac.be/sciences/lagev/index.html

Les interactions biotiques peuvent-elles expliquer l’endémisme de certaines plantes métallicoles ?

Viola calaminaria (Violaceae) est une espèce endémique des sites métallifères (= pollués par les métaux lourds). Sur les sites métallifères, on constate i) que les communautés d’herbivores et de pathogènes sont particulières et caractéristiques de ces sites, et ii) que les défenses chimiques (métabolites secondaires) des plantes métallicoles sont faibles. La perte de mécanismes de défense contre les herbivores, et peut-être contre les champignons, qui est probablement liée à l’évolution des endémiques sur les sites métallifères, pourrait empêcher la dispersion de celles-ci dans les environnements non pollués, et contribuer ainsi à leur isolation. Le mémoire testera l’hypothèse selon laquelle Viola calaminaria ne colonise pas les sites normaux (non pollués) parce qu’elle y subirait des dommages d’herbivores ou de pathogènes trop importants. Le mémoire consistera essentiellement à i) identifier les champignons phytopathogènes de sites métallifères et de sites normaux adjacents, ii) comparer les taux de germination des graines et les taux de survie des plantules en contact avec les phytopathogènes des sites métallifères et des sites normaux en conditions contrôlées (ii.a) et in situ (ii.b).

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Evolution Biologique et Ecologie Yves ROISIN, Professeur Localisation : Solbosch, bâtiment U, local UC4-157 Avenue F.D. Roosevelt 50, B-1050 Brussels Tel: +32 (0)2 650.45.12 - fax: +32 (0)2 650.24.45 Email : [email protected] Webpage : http://www.ulb.ac.be/sciences/bioancel/yroisin/yroisin.htm

Thèmes de recherche 1. Termites: systématique, distribution, phylogénèse Étude taxonomique détaillée de la faune de termites de Nouvelle-Guinée, ainsi que de certains groupes d'Amérique tropicale, en particulier les termites sans soldats (groupe Anoplotermes). Études phylogénétiques selon des critères morphologiques et moléculaires. Richesse spécifique en termites de différents milieux tropicaux et subtropicaux. Collaborations: Z.T. Nagy, G. Sonet (JEMU, Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique); R.H. Scheffrahn (University of Florida); T. Bourguignon (Hokkaido University) 2. Biodiversité des insectes sociaux (termites et fourmis) Études de diversité et distribution des espèces de termites et fourmis en zone intertropicale (Guayne française, Équateur), à diverses échelles: relation avec l'hétérogénéité du milieu, différences solcanopée, variations régionales, gradients altitudinaux, etc. Collaboration: M. Leponce (Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique) 3. Écologie comportementale et évolution du polymorphisme dans les sociétés de termites Caractérisation du polymorphisme social chez des termites choisis pour leur position-clé dans la phylogénie ou pour leurs particularités éco-éthologiques. Expériences visant à mettre en évidence les potentialités physiologiques des différentes catégories d'individus (castes) et à estimer la flexibilité de leurs schémas de développement. Observations sur le rôle éthologique des différentes castes. Recherche des relations entre organisation sociale et écologie comportementale des espèces. Collaborations: J. Šobotník, R. Hanus (Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Prague); T. Bourguignon (Hokkaido University) 4. Théorie de l'évolution des comportements sociaux Mise en évidence des similitudes et différences entre termites et autres animaux sociaux, en particulier les hyménoptères (guêpes, abeilles, fourmis). Recherche théorique et expérimentale des facteurs pouvant avoir favorisé l'apparition de la vie sociale chez les termites.

Sujets de mémoire Diversité et distribution des termites dans une forêt guyanaise (thème 2) Les termites représentent une proportion importante de la biomasse animale en forêt tropicale où ils forment un groupe clé par leur rôle de décomposeurs. En Guyane française, on rencontre plus de 100 espèces de termites, dont près des 2/3 sont humivores. Pourquoi observe-t-on une telle diversité ?

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L'idée de départ est que les différentes espèces occupent des niches écologiques distinctes. Afin de tester cette hypothèse, nous tenterons de cerner les facteurs qui permettent aux diverses espèces de termites humivores de coexister dans un milieu en étudiant leur répartition dans la forêt, en fonction de l'hétérogénéité du milieu: présence de palmiers, de nids d'autres espèces, d'arbres morts, nature du sol, etc. Les arbres influencent-ils la distribution des arthropodes des litières en forêt andine ? (thème 2 – en collaboration avec Maurice Leponce, IRSNB: [email protected] et http://www.naturalsciences.be/cb/ants/projects/andes-mountain-forests.htm) La litière de feuilles des forêts tropicales est un milieu riche en arthropodes, qui font partie de la chaîne trophique liée à la décomposition de cette litière. Les feuilles mortes sont décomposées par des champignons broutés par des collemboles et des acariens, eux-mêmes consommés par des fourmis et autres prédateurs. L'étude proposée vise à déterminer si la nature chimique des feuilles d'arbre affecte la composition des assemblages d'arthropodes. Dans l'affirmative les arbres apparaîtraient comme un facteur structurant la distribution d'arthropodes des litières (telles les fourmis) et favorisant leur diversité. Le travail de laboratoire aurait lieu à la Section d'Evaluation Biologique de l'IRSNB. Du travail de terrain supplémentaire est envisageable en Equateur. L'étude peut débuter immédiatement. Castes et comportement chez Prorhinotermes (thème 3) Le genre Prorhinotermes occupe une position particulière dans la phylogénie et l'évolution des termites. Ce Rhinotermitidae appartient à une lignée basale, dépourvue de véritables ouvriers, mais qui montre un comportement d'exploration et de recrutement vers des sites de nidification potentiels. Le rôle des différentes castes (faux-ouvriers, soldats et sexués) dans ce système peut jeter un écalirage particulièrement intéressant sur l'évolution des castes chez les termites, et les insectes sociaux en général. En particulier, on peut s'attendre à ce que les comportements sociaux dépendent des possibilités de reproduction future des individus. Il convient notamment de tester les capacités des individus à générer une nouvelle colonie dans différentes conditions, et de mettre ces données en relation avec leur comportement d'exploration et de recrutement.

Quelques publications représentatives Leponce M., Theunis L., Delabie J.H.C., Roisin Y. (2004) Scale dependence of diversity measures in a leaf-litter ant assemblage. Ecography 27, 253-267. Roisin Y., Dejean A., Corbara B., Orivel J., Samaniego M., Leponce M. (2006) Vertical stratification of the termite assemblage in a neotropical rainforest. Oecologia 149, 301-311. Rupf T., Roisin Y. (2008) Coming out of the woods: do termites need a specialized worker caste to search for new food sources? Naturwissenschaften 95, 811-819. Bourguignon T., Leponce M., Roisin Y. (2009) Insights into the termite assemblage of a neotropical rainforest from the spatio-temporal distribution of flying alates. Insect Conservation and Diversity 2, 153-162. Bourguignon T., Šobotník J., Lepoint G., Martin J.-M., Roisin Y. (2009) Niche differentiation among neotropical soldierless soil-feeding termites revealed by stable isotope ratios. Soil Biology & Biochemistry 41, 2038-2043. Roisin Y., Korb J. (2010) Social organisation and the status of workers in termites. In: Bignell D.E., Roisin Y., Lo N. (eds) Biology of Termites: A Modern Synthesis. Springer SBM, Dordrecht, The Netherlands, Chapter 6, pp. 133-164.

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Ecologie des Systèmes Aquatiques Pierre SERVAIS, Professeur Localisation : ESA, ULB, Campus Plaine, CP 221 (Bâtiment A, 1 er étage), 1050 Bruxelles Tel: 02 650 5995 ou 02 650 54 17 – fax : 02 650 5993 Email : [email protected] Webpage : www.ulb.ac.be/assoc/esa/index.htm

Thèmes de recherche I. Activité et diversité des communautés bactériennes aquatiques Les communautés bactériennes jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement biogéochimique des milieux aquatiques. D’une part, elles biodégradent la matière organique d’origine autochtone et allochtone, minéralisent les nutriments (N, P, ..) et, d’autre part, elles convertissent la matière organique dissoute en biomasse bactérienne qui peut être transférée vers les niveaux trophiques supérieurs grâce à la boucle microbienne (Azam et al., 1983; Cole et al., 1988). L’approfondissement de la compréhension du fonctionnement des écosystèmes aquatiques et notamment des processus de transformation de la matière organique passe aujourd’hui par une amélioration de la connaissance des facteurs qui contrôlent les fluctuations de la physiologie et de la diversité taxinomique au sein des communautés bactériennes et leurs relations avec le fonctionnement de ces communautés. Les développements, réalisés durant les années 1990, des méthodes issues de la biologie moléculaire (séquençage de l’ADNr, hybridation in situ,…) permettent maintenant des avancées considérables dans le domaine de la diversité bactérienne. Certaines de ces méthodes peuvent, par ailleurs, être utilisées pour étudier les relations entre la taxinomie des bactéries, d’une part, et leur activité, d’autre part. 1. Structure et dynamique des communautés procaryotiques aquatiques (collaboration avec I. George)

Nous étudions la structure des communautés microbiennes (nombre d’espèces et abondance relative de celles-ci) dans différents milieux aquatiques : eaux douces, eaux côtières, sédiments. Nous cherchons à comprendre et à prédire les variations spatiales et temporelles de celle-ci en fonction des paramètres environnementaux, et notamment des pressions d’origine anthropique (apports de matière organique, pollutions par des contaminants chimiques et métalliques). L’objectif est de comprendre le lien entre la structure des communautés microbiennes et 1) leur fonction, 2) leur résistance face à des changements des conditions environnementales et 3) leur résilience face à ces mêmes changements. Ces études combinent des approches moléculaires (séquençage à haut débit de l’ADN et l’ARN), des mesures d’activité métabolique, des mesures de paramètres physico-chimiques et des manipulations de communautés microbiennes en laboratoire. 2. Antibiorésistance des bactéries des rivières Les mécanismes de résistance des bactéries autochtones dans les milieux naturels peuvent avoir leur origine dans une forme de communication et de compétition entre les différentes espèces bactériennes.Dans les rivières, les différents rejets, contaminés en antibiotiques et en métaux lourds, ont, de plus créés, une pression de sélection dans les bactéries de l’environnement et dans les bactéries entériques rejetées dans l’environnement. La quantification et l’identification phylogénétique des bactéries résistantes aux antibiotiques ainsi que l’établissement de leur 30

pattern de résistance a l’échelle d’un bassin versant permettraient de d’évaluer l’impact des rejets urbains sur la résistance aux antibiotiques de la communauté bactérienne autochtone et évaluer les risques liés aux possibles transferts des gènes de résistance.

Sujets de mémoire Les étudiants sont invités à prendre contact avec le promoteur pour définir un sujet de mémoire s’inscrivant à la fois dans les thèmes de recherche présentés et dans les préoccupations du candidat.

Quelques publications représentatives Garcia-Armisen, T, Anzil, A., Cornelis, P., Chevreuil, M. & Servais P. 2013. Identification of antimicrobial resistant bacteria in rivers: insights into cultivation bias. Water Research. 47: 4938-4947. Garcia-Armisen, T., Vercammen, K, Passerat, J., Triest, D., Servais, P. and Cornelis, P. 2010. Antimicrobial resistance of heterotrophic bacteria in sewage-contaminated rivers. Water Research. 2011. 45 : 788-796

Lenchi, N., Inceoglu, O., Kebbouche-Gana, S., Gana, M.L., Lliros, M. Servais, P. & Garcia-Armisen, T. 2013. Diversity of microbial communities in production and injection waters of Algerian oilfields revealed by 16S rRNA gene amplicon 454. PloS-One. 8 (6): e66588. Pirlot, S., Unrein, F., Descy, J.P & Servais, P. 2007. Fate of heterotrophic bacteria in Lake Tanganyika (Esat Africa). FEMS Microbiology Ecology. 62(3): 354-364. Servais, P. & Passerat, J. Antimicrobial resistance of fecal bacteria in waters of the Seine river basin (France). Science of the Total Environment. 2009. 408: 365-372. Servais, P., Casamayor, E., Courties, C., Catala, P., Parthuisot, N. & Lebaron, P. 2003. Activity and diversity of high and low nucleic acid bacterial cells. Aquatic Microbial Ecology. 33 : 41-51. Stenuite, S., Pirlot, S., Tarbe, A.L., Sarmento, H., Lecomte, M., Thill, S., Leporcq, B., Sinyinza, D., Descy, J.P & Servais, P. 2009. Abundance and production of bacteria, and relationship to phytoplankton production, in a large tropical lake (Lake Tanganyika). Freshwater biology. 54: 1300-1311.

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Physiologie et Génétique Moléculaire des Plantes Nathalie VERBRUGGEN, Professeur Localisation : LPGMP, Campus Plaine CP242, Bd du Triomphe, 1050 Bruxelles Tel: 02 650 21 28 ou 02 650 54 17 – fax : 02 650 54 21 Email : [email protected] Webpage : www.ulb.ac.be/sciences/lpgmp

Thèmes de recherche Notre recherche est centrée sur les mécanismes des plantes qui régulent le contenu en nutriments et la réponse aux éléments toxiques présents dans le sol (adaptation, détoxication). La nutrition minérale des plantes alimente toute la chaîne terrestre et son étude a d’importantes applications en santé humaine et en environnement. Par leurs systèmes de transport des nutriments essentiels, les plantes peuvent également accumuler des éléments métalliques non essentiels, potentiellement toxiques. Notre laboratoire a une longue collaboration avec l’université de Lille (équipe du Dr Pierre Saumitou-Laprade) pour étudier l’adaptation d’Arabidopsis halleri à un milieu métallique extrême et en particulier dans l’analyse de l’hyperaccumulation de cadmium.

Sujets de mémoire (1) Déterminants génétiques de la tolérance au cadmium dans une espèce hyperaccumulatrice Identifier les gènes impliqués dans la tolérance aux métaux des plantes est un défi important qui permet de comprendre l’adaptation aux milieux extrêmes que sont les sites métallifères. Une des espèces modèles pour cette étude est A. halleri, une Brassicaceae, auto-incompatible, capable de se développer à la fois dans des sites pollués par les métaux (sites calaminaires) et dans des sites non pollués, et hyperaccumulatrice de zinc et de cadmium. Les bases génétiques de la tolérance au cadmium ont été précédemment étudiées à l'aide de croisements entre A. halleri et A. lyrata petrea, (une proche relative non-tolérante et non-hyperaccumulatrice). Cette étude a permis d'identifier 3 régions du génome (“quantitative trait loci », QTLs) dont une a déjà été caractérisée (Courbot et al. 2007). Le (La) mémorante participera à la poursuite de l’étude des deux régions non caractérisées pour identifier de potentiel(s) gène(s) candidat(s) qui feront l’objet d’études fonctionnelles. Co-Responsable : Dr Claire-Lise Meyer, [email protected] (2) Variabilité de l’architecture génétique de la tolérance au Cd dans Arabidopsis halleri Pour avoir une compréhension plus complète et robuste des mécanismes expliquant la tolérance au Cd d’A. halleri il est important de prendre en compte la variabilité naturelle de ce trait et l’histoire évolutive de cette espèce. En effet, une étude phylogéographique récente a montré que les populations sur les sites contaminés (C) avaient été très probablement fondées de manière indépendante à partir des populations sur sites non contaminés (NC) proches. D’autre part, une variabilité importante pour la tolérance au Zn et Cd a été démontrée entre les populations sur site C et NC. Les populations sur site C montrent une tolérance plus importante que celle sur site NC. Ces résultats suggèrent une évolution secondaire de la tolérance dans les milieux C. Le(a) mémorant(e) participera à l’étude de la possible variabilité de l’architecture génétique de la tolérance au Cd au sein d’A. halleri dans le but d’identifier les déterminismes originaux de ce trait et les possibles mécanismes distincts entre populations.

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Co-Responsable : Dr Claire-Lise Meyer, [email protected]

(3) Etude d’un gène impliqué dans la tolérance à de multiples stress et potentiellement impliqué dans le cycle cellulaire Au cours d’un criblage pour identifier des mutants sensibles à un excès en cuivre, nous avons identifié un gène de fonction encore inconnue, exprimé essentiellement au niveau du méristème apical racinaire et impliqué dans la régulation du cycle cellulaire. Les plantes mutantes pour ce gène ont une croissance normale mais sont hypersensibles à une multitude de stress. Le travail du mémorant(e) contribuera à découvrir la fonction de ce gène. Co-Responsable : Dr Michal Juraniec, [email protected] (4) Identification des cibles de la toxicité du cadmium Nous avons récemment mis en évidence qu’une carence en magnésium supprimait de manière spectaculaire les premiers symptômes de toxicité du cadmium dans Arabidopsis (chlorose des jeunes feuilles) (Hermans et al. 2011). Le travail de mémoire participera à découvrir les mécanismes à l’origine de ce phénomène, ce qui permettra d’identifier les cibles de la toxicité du cadmium dans les plantes. (5) Utilisation de Brachypodium distachyon comme modèle pour l’étude de la nutrition des céréales Brachypodium distachyon est considérée comme une espèce modèle représentative de graminées tempérées et dont le génome présente la plus grande synténie avec celui du blé. Très peu d’informations existent sur les mécanismes impliqués dans la réponse du système racinaire vis-à-vis de la concentration en nitrates dans les céréales et le travail du mémorant(e) s’inscrit dans ce travail pionnier. A terme, cette recherche peut permettre de développer de nouvelles stratégies pour augmenter l’efficacité d’acquisition de ce nutriment. Co-Responsable : Dr Michal Juraniec, [email protected]

Quelques publications représentatives M Courbot, G Willems, P Motte, S Arvidsson, P Saumitou-Laprade & N Verbruggen (2007). The major QTL for Cd tolerance in Arabidopsis halleri co-localizes with HMA4, a gene encoding a heavy metal ATPase. Plant Physiology 144: 1052-65 N Verbruggen, C Hermans, H Schat (2009). Molecular mechanisms of metal hyperaccumulation and tolerance in plants. New Phytologist 181: 759-776 N Verbruggen, C Hermans, H Schat (2009). Mechanisms to cope with arsenic or cadmium excess in plants. Current Opinion in Plant Biology 12: 1–9 G Willems, H Frérot, J Gennen, P Salis, P Saumitou-Laprade & N Verbruggen (2010). Quantitative Trait Loci analysis of mineral element concentrations in an Arabidopsis halleri x Arabidopsis lyrata petraea F2 progeny grown on cadmium contaminated soil. New Phytologist, 187 (2) 368-79 Hermans C, Chen J, Coppens F, Inzé D and Verbruggen N (2011) Low magnesium status in plants enhances tolerance to cadmium exposure. New Phytologist 192(2):428-36

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Anthropologie et Génétique Humaine Martine VERCAUTEREN, Chargée de cours & Directrice du Service Localisation : Solbosch, U.B.2.246 Tel: 02/ 650 37 79 Email : [email protected] Webpage : www.ulb.ac.be/rech/inventaire/unites/ULB114.html

Thèmes de recherche Une convention lie le laboratoire d’Anthropologie de l’ULB et le laboratoire d’Anthropologie de l’IRScNB de Belgique: c’est l’Unité d’Anthropologie Biologique (UAB). L’anthropologie biologique s’intéresse à la diversité des populations humaines actuelles et anciennes et aborde donc la variabilité de l’espèce humaine tant dans le temps (étude de l’évolution) que dans l’espace (diversité contemporaine). Les activités de recherche du service intègre ces deux axes. Etude de la croissance (nourrisson, enfants et adolescents) comme indicateur de santé au niveau individuel et au niveau de la population. Interactions du développement avec les facteurs du milieu et établissement de standards destinés à l’usage médical. Etude de paléoécologie des populations anciennes : démographie, essai de reconstitution du régime alimentaire, paléopathologie.

Sujets de mémoire Il s’agit ici de quelques propositions; d’autres sujets pourraient être abordés. -Etude du développement de la population scolaire de Quito (Equateur) Facteurs mésologiques et standards de croissance. Projet en cours. -Reconstitution de l’état sanitaire dans la population médiévale de l’abbaye de Coxyde Apport des indicateurs de stress. Ces derniers sont des stigmates osseux ou dentaires révélateurs de mauvaises conditions de vie pendant la croissance (malnutrition, anémie, maladies…). Marqueurs d’obésité sur le squelette de populations anciennes : application à la population médiévale de l’abbaye de Coxyde. Certaines pathologies osseuses sont révélatrices d’excès alimentaires comme la goutte et le DISH (diffuse idiopathics skeletal hyperostosis).

Quelques publications représentatives Polet C., Bourdon C., Vercauteren M. & Slachmuylder J.L., 2008. Apport de la micro-usure dentaire à la reconstitution du régime alimentaire des anciens Pascuans. Bulletins et Mémoires de la Société d’Anthropologie de Paris, 3-4 : 165-187. Vercauteren M., 2003. Evolution séculaire au XXème siècle. In : Susanne C., Rebato E. & Chiarelli B. (eds). Anthropologie biologique: Evolution et Biologie humaine. De Boeck Université, Bruxelles, ch. 47 : 539-547.

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