Antoine Kremer

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Généticien des Populations- Responsable de l’UMR

Antoine Kremer
UMR 1202 Biodiversité Gènes & Communautés

Equipe de Génétique
INRA
69 route d'Arcachon
33612 CESTAS Cedex – France

Tel : 05 57 12 28 32
Fax: 05 57 12 28 81

Courriel :antoine.kremer@pierroton.inra.fr

Formation

Habilitation à diriger des Recherches, Génétique des Populations, 1995, Université de Paris XI-Orsay

Doctorat, Génétique quantitative, 1992 Université de Paris XI-Orsay

Ingénieur des Techniques Forestières, 1976, Ecole Nationale des Ingénieurs des travaux des Eaux et Forêts (ENITEF)

Activités de Recherches

Mes activités de recherches concernent la structure et l’évolution de la diversité et de la différenciation génétique entre populations naturelles, quel que soit le niveau où cette diversité s’exprime (Séquence d’ADN, gènes, caractère phénotypiques). Les relations entre ces différents constituent un des axes prioritaires de mes recherches

1. Approches théoriques et expérimentales.

Mes méthodes d’analyse associent des approches expérimentales et théoriques. Un objectif très important au cours des dix dernières années a été de réunir des données de diversité à différentes échelles spatiales (depuis la population jusqu’à l’aire de distribution) pour en déduire des patrons de distribution. Ces données expérimentales sont confrontées à des modèles théoriques et à différents scénarios évolutifs grâce à l’utilisation de simulations informatiques.

2. Modèles expérimentaux: arbres forestiers tempérés et tropicaux

Les chênes européens (Chêne sessile et pédonculé) constituent les principaux modèles d’études. De multiples données de diversité ont été recueillies sur l’ensemble de l’aire naturelle (isozymes, séquences d’ADN chloroplastique et nucléaires, gènes, caractères phénotypiques). Aux espèces des régions tempérées s’ajoutent des espèces tropicales de la forêt guyanaise, dans le cadre de coopération entre l’UMR BIOGECO et l’UMR ECOFOG. Une quinzaine d’espèces, aux traits d’histoire de vie très contrastées font l’objet de recherche en matière de distribution et d’évolution de la diversité

3. Différenciation mono et multilocus

Un aspect particulier de mes recherches concerne les relations entre différenciation de caractères phénotypiques et différenciation au niveau moléculaire. Ces deux niveaux se caractérisent par des différences d’architecture génétiques (multilocus vs monolocus), qui conditionnent en grande partie les « ruptures » de différenciation observées entre caractères quantitatifs (Qst) et données moléculaires (Fst). Les déséquilibres de liaison ainsi que les effets d’interaction entre gènes (épistasie), constituent de ce fait une préoccupation toute particulière.

4. Différenciation adaptive et neutre

Avec le développement de la génomique fonctionnelle, nos recherches se sont progressivement orientés vers l’identification de gènes impliqués dans des caractères impliqués dans l’adaptation des arbres à leur milieu (phénologie du bourgeon terminal et réponse à l’anoxie racinaire). Notre objectif est d’estimer la diversité de séquences dans ces gènes au sein de populations naturelles, en comparaison avec la diversité des caractères phénotypiques eux-mêmes.

5. Répartition de la différenciation moléculaire au sein du génome

L’ objectif est de repérer dans le génome les régions qui ont été affectées par les pressions de sélection naturelle. La disponibilité de cartes génétiques du chêne sessile et pédonculé permet aujourd’hui de localiser ces régions en combinant deux approches complémentaires : la localisation de QTL de caractères phénotypiques répondant à la sélection naturelle et la cartographie des valeurs de différenciation (Fst) des marqueurs.

6. Différenciation entre populations et différenciation entre espèces

Au-delà de la différenciation génétique entre populations d’une même espèce, mon intérêt porte également sur la différenciation entre espèces proches, notamment au sein du complexe des chênes blancs européens (Quercus petraea et Q. robur), sous l’effet notamment de la sélection diversifiante.

Projets de recherches en cours ou récents

2006-2010 : Projet EVOLTREE financé par l’Union Européenne (Projet N° 016322) « Evolution des arbres comme vecteurs de la biodiversité des écosystèmes terrestres ». EVOLTREE est un réseau d’excellence mis en place dans le cadre du 6^ième programme cadre européen et fédère 25 laboratoires issus de 15 Pays. Antoine Kremer, coordonnateur http://www.evoltree.eu/

2000-2005: Projet OAKFLOW financé par l’Union Européenne (QLRT-1999-30690) “Flux de gènes intra et inter-spécifiques et diversité génétique adaptative chez les chênes ” (14 partenaires, 11 pays). Antoine Kremer, coordinateur. http://www.pierroton.inra.fr/Oakflow/

2002-2005: Projet TREESNIPS financé par l’Union Européenne (QLK3-CT-2002-01973) “Développement de marqueurs SNP pour l’estimation de la diversité adaptative” (7 partenaires, 6 pays). Outi Savolainen, coordinateur. http://cc.oulu.fi/~genetwww/treesnips/

2002-2005: Projet GENEO-TROPECO financé par l’Union Européenne (ICA4-CT-2001-10101) “Gestion durable des ressources génétiques tropicales: apports des données expérimentales et théoriques” (6 partenaires, 5 pays). Andrew Lowe, coordinateur. http://www.edinburgh.ceh.ac.uk/geneo/

2003-2006: Projet CASTANEA-REG financé par l’Union Européenne (092 CASTANEA REG) “Evaluation, analyse et gestion de la biodiversité au sein de l’espèce Castanea sativa (chataignier européen) dans les régions de l’Espace Atlantique” (4 partenaires, 3 pays). Teresa Barreneche, coordinateur

2004-2006 : Projet Trinational DIGENFOR « Diversité SNP dans les genes impliqués dans l’adaptation des arbres à leur milieu » (4 partenaires, 3 pays), Christophe Plomion, coordinateur.

Cours

Cours de Génétique Ecologique :

Structure et évolution de la diversité génétique neutre dans les populations naturelles (Université de Bordeaux I, Master « Systèmes Ecologiques », année 1)

Structure et évolution de la diversité génétique sélectionnée dans les populations naturelles (Université de Bordeaux I, Master « Systèmes Ecologiques », année 2)

Publications choisies récentes

Bouffier L., Raffin A., Kremer A., 2008. Evolution of genetic variation for selected traits in successive breeding population of maritime pine. Heredity

Brendel O., Le Thiec D., Scotti-Saintagne C., Bodénès C., Kremer A., Guehl J.M. 2008.Quantitative trait loci controlling water use efficiency and related traits in Quercus robur L. Trees, Genetics and Genomes 4: 263_278

Kremer A., 2007. How well can existing forests withstand climate change . In Climate change and forest genetic diversity. Implications for sustainable forest management in Europe, Koskela J. ,Buck A., Teissier du Cros E. editors, pp3-17, Bioversity International, Rome

Parelle J., Zapater M., Scotti-Saintagne C., Kremer A., Jolivet Y, Dreyer E., Brendel O. 2007. Quantitative trait loci of tolerance to waterlogging in a European oak (Quercus robur L.) : physiological relevance and temporal effect patterns. Plan Cell and Environment 30: 422-434

Kremer, A., M. Casasoli, T. Barreneche, C. Bodénès, P. Sisco, T. Kubisiak, M. Scalfi, S. Leonardi, E.G. Bakker, J. Buiteveld, J. Romero-Severson, K. Arumuganathan, J. Derory, C. Scotti-Saintagne, G. Roussel, M.E. Bertocchi, C. Lexer, I. Porth, F. Hebard, C. Clark, J. Carlson, C. Plomion, H. Koelewijn, and F. Villani, 2006. Fagaceae: comparative Genetic Mapping in Fagaceae, in Genome Mapping & Molecular Breeding. Vol. 5: Forest Trees, C.R. Kole, Editor., Springer-Verlag, Berlin.

Casasoli, M., J. Derory, C. Morera-Dutrey, O. Brendel, I. Porth, J.M. Guehl, F. Villani, and A. Kremer 2006. Comparison of QTLs for adaptive traits between oak and chestnut based on an EST consensus map. Genetics, 172:533-546.

Lexer C., A. Kremer, R.J. Petit, 2006. Shared alleles in sympatric oaks: recurrent gene flow is a more parsimonious explantion than ancestral polymorphism. Molecular Ecology, 15: 2007-2012

Derory J., P. Léger, V. Garcia, J. Schaeffer, M.T. Hauser, F. Salin, C. Luschnig, C. Plomion, J. Glössl, A. Kremer 2006 Transcriptome analysis of bud burst in sessile oak (Quercus petraea) New Phytologist, 170: 723-738

Degen B., Blanc L., Caron C., Maggia L., Kremer A. Gourlet-Fleury S., 2006 . Impact of selective logging on genetic composition and demographic structure of four tropical tree species. Biological Conservation131: 386-401

Kremer , A., H. Caron, S. Cavers, N. Colpaert, G. G., R. Gribel, M. Lemes, A.J. Lowe, M. R., C. Navarro, and F. Salgueiro, 2005. Monitoring genetic diversity in tropical trees with multilocus dominant markers. Heredity, 95(4): 274-280

Scotti-Saintagne C., Mariette S., Porth I., Goiecoechea P.G., Barreneche T., Bodénès C., Burg K., Kremer A., 2004. Genome scanning for interspecific differentiation between two closely related oak species (Quercus robur L. and Q. petraea (Matt.) Liebl.). Genetics 168:1615-1626

Saintagne C., Bodénès C., Barreneche T., Pot D., Plomion C., Kremer A., 2004. Distribution of genomic regions differentiating oak species assessed by QTL detection. Heredity 92: 20-30

Latouche-Hallé C, Ramboer A, Bandou E, Caron H, Kremer A., 2004 Long-distance pollen flow and tolerance to selfing in a neotropical tree species. Molecular Ecology 13: 1055-1064

Petit, R.J., C. Bodenes, A. Ducousso, G. Roussel and A. Kremer 2003. Hybridization as a mechanism of invasion in oaks. New Phytologist, 161 (1): 151-164.

Le Corre, V. and A. Kremer 2003. Genetic variability at neutral markers, quantitative trait loci and trait in a subdivided population under selection. Genetics, 164: 2005-2019

Barreneche, T., M. Casasoli, K. Russel, A. Akkak, H. Meddour, C. Plomion, F. Villani and A. Kremer 2003. Comparative mapping between Quercus and Castanea unsing simple-sequence repeats (SSRs). Theoretical and Applied Genetics, 108:558-566

Mariette, S., V. Le Corre, F. Austerlitz and A. Kremer 2002. Sampling within the genome for measuring within-population diversity: trade-offs between markers. Molecular Ecology, 11: 1145-1156

Kremer, A., J. Kleinschmit, J. Cottrell, E.P. Cundall, J.D. Deans, A. Ducousso, A.O. Konig, A.J. Lowe, R.C. Munro, R.J. Petit and B.R. Stephan 2002. Is there a correlation between chloroplastic and nuclear divergence, or what are the roles of history and selection on genetic diversity in European oaks? Forest Ecology and Management, 156 (1-3): 75-87

Kremer, A., R.J. Petit and A. Ducousso 2002. Evolutionary biology and genetic diversity of sessile and pedunculate oaks (Biologie évolutive et diversité génétique des chênes sessile et pédonculé). Revue Forestière Francaise, 54 (2): 111-130.

Petit R.J., Csaikl U.M., Bordacs S., Burg K., Coart E., Cottrell J., Van Dam B., Deans J.D., Glaz I., Dumolin-Lapègue S., Fineschi S., Finkeldey R., Gillies A., Goicoechea P.G., Jensen J.S., König A.O., Lowe A.J., Matyas G., Munro R.C., Olalde M. Pemonge M.H., Popescu F., Slade D., Tabbener H., Taurchini D., de Vries S.G.M., Ziegenhagen B., Kremer A., 2002 . Chloroplast DNA variation in European white oaks : Phylogeogeography and patterns of diversity based on data from over 2600 populations. Forest Ecology and Management 156: 5-26

Autres articles

Plant Population Geneticist -Team leader

Antoine Kremer
UMR Biodiversity Genes & Communities
INRA
69 route d'Arcachon
33612 CESTAS Cedex – France

Phone : +33 (0)5 57 12 28 32
Fax: +33 (0)5 57 12 28 81

Email :antoine.kremer@pierroton.inra.fr

Education

HDR (Habilitation Degree), Population Genetics, 1995, University of Paris XI Orsay

Ph.D. Quantitative Genetics, 1992, University of Paris XI Orsay

Forest Ingineer Degree, 1976, Ecole Nationale des Ingénieurs des travaux des Eaux et Forêts (ENITEF)

Research

My main research interest relates to the evolution of genetic diversity and differentiation between natural populations, at various hierarchical levels where diversity is expressed (from genes to phenotypic traits).

1. Experimental and theoretical approaches

My research combines theoretical and experimental approaches. An important goal is to gather population data at various spatial and geographic scales to describe and dissect population differentiation, and to depict general distribution patterns. These data are then compared to theoretical predictions obtained by analytical derivations or simulations, where various different evolutionary scenarios are tested.

2. Study species: Temperate and tropical tree species

Most of the experimental data stem from temperate and tropical trees. For temperate trees, diversity assessments are being conducted in European oaks species (mainly Quercus petraea (sessile oak) and Quercus robur (pedunculate oak)) and other related Fagaceae species. Existing assessments concern phenotypic traits, isozymes, various DNA neutral markers, and genes. Similar assessments are also made on a set of 15 tropical species of French Guiana, which exhibit contrasting life history traits, in the frame of a cooperation between UMR BIOGECO and UMR ECOFOG. The comparison of genetic differentiation between temperate and tropical trees, as a response to different ecological dynamics is also part of my investigations.

3. Monolocus vs multilocus differentiation

A major difference between phenotypic and molecular differentiation is related to the different architecture of traits. Phenotypic traits are multilocus traits and markers are most generally single locus traits. These differences result in different expectation for differentiation, as epistasis and linkage disequilibrium may largely inflate differentiation for phenotypic traits (Qst) in comparison to single locus markers (Fst).

4. Adaptive vs neutral differentiation

During recent years we conducted several gene expression studies in European oaks to identify genes controlling traits of important ecological and adaptive significance (bud burst and tolerance to anaoxia). We are currently assessing diversity in these genes in natural populations of Quercus petraea that exhibit contrasting adaptive responses, in comparison to earlier differentiation obtained with neutral markers.

5. Genomic distribution of genetic differentiation

Locating genomic regions responding to natural selection is being investigated by scanning the genome linkage groups for differentiation. These investigations are being conducted by two complementary ways: mapping QTLs of adaptive traits and plotting Fst values of markers along linkage groups of genetic maps of Q. petraea and Q. robur.

6. Population and species differentiation

We are monitoring differentiation between populations within different oak species, but also among two closely related oak species (Q. petraea and Q. robur). Differentiation is seen as a common footprint of multilocus selection (eg epistatic selection) responsible for species separation is this oak complex.

On Going Research Projects

2006-2010: European Union supported project EVOLTREE “Evolution of trees as drivers of terrestrial biodiversity”. EVOLTREE is a network of excellence intiated with the 6^th framework programme (DG12 of European Commission). It gathers 25 partners from 15 countries. Antoine Kremer, coordinator. http://www.evoltree.eu/

2000-2004: European Union supported project (QLRT-1999-30690) OAKFLOW “Intra- and interspecific gene flow in oaks as mechanisms promoting genetic diversity and adaptive potential” ( 14 partners, 11 countries). Antoine Kremer, coordinator. . http://www.pierroton.inra.fr/Oakflow/

2002-2005: European Union supported project ((QLK3-CT-2002-01973) TREESNIPS “Developing single nucleotide polymorphisms (SNP) markers for adaptive variation in forest trees” (7 partners, 6 countries). Outi Savolainen, coordinator. http://cc.oulu.fi/~genetwww/treesnips/

2002-2005: European Union supported project (ICA4-CT-2001-10101) GENEO-TROPECO “Sustainable management of Neotropical tree genetic resources: combin,ing molecular and modelling methods to understand the structure and dynamics of gene diversity” (6 partners, 5 countries). Andrew Lowe, coordinator. . http://www.edinburgh.ceh.ac.uk/geneo/

2003-2006: European Union supported project (092 CASTANEA REG) “Evaluation, analyse et gestion de la biodiversité au sein de l’espèce Castanea sativa (chataignier européen) dans les regions de l’Espace Atlantique” (4 partners, 3 countries). Teresa Barreneche, coordinator

2004-2006 : Trinational project DIGENFOR « Naturally occurring nucleotide diversity in candidate genes for forest tree adaptation : magnitude, distribution and association with quantitative trait variation » (4 partners, 3 countries), Christophe Plomion, coordinator.

Teaching

Structure and evolution of genetic diversity in subdivided populations (University of Bordeaux I, Master degree courses, year 1)

Structure and evolution of adaptive diversity in subdivided populations (University of Bordeaux I, Master degree courses, year 2)

Selected recent publications