Thèse Origines et Évolution de l'Agrobiodiversité du Palmier-Dattier H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Laboratoire de recherche : DIADE - Diversité, Adaptation et DEveloppement des plantes
Direction de la thèse : Muriel GROS-BALTHAZARD ORCID 0000000225873946
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

Le palmier-dattier (Phoenix dactylifera L.) constitue la pierre angulaire des agrosystèmes oasiens d'Afrique du Nord et d'Asie de l'Ouest. Espèce emblématique, il structure depuis des millénaires les paysages, les économies locales et les sociétés du Sahara et du Moyen-Orient. Aujourd'hui, sous l'effet combiné des changements globaux, de l'intensification agricole et de l'érosion de l'agrobiodiversité, la culture du dattier fait face à des défis majeurs en termes de durabilité, de résilience et de conservation.
Cette thèse vise à éclairer les origines de l'agriculture oasienne en retraçant l'histoire évolutive et culturelle de la mise en culture du palmier-dattier. En mobilisant une approche intégrative fondée sur l'analyse de centaines de génomes modernes et anciens, ce projet cherchera à démêler les déterminants biologiques, écologiques, historiques et humains qui ont façonné, et continuent de façonner, la diversité des dattiers à travers le temps et l'espace.
L'identification des processus démographiques, des flux de gènes, ainsi que des signatures de sélection associés à l'émergence et à la diffusion des variétés cultivées permettra de mieux comprendre la structuration actuelle de la diversité du dattier. À terme, ces résultats fourniront des bases scientifiques solides pour évaluer, préserver et valoriser cette ressource génétique essentielle, en appui à des stratégies de conservation et d'amélioration adaptées aux enjeux futurs des agroécosystèmes oasiens.

Face aux températures extrêmes et à l'aridité, les sociétés humaines ont développé un mode d'agriculture original dans le désert : l'agrosystème oasien. Fondés sur l'association étagée de nombreuses espèces, ces systèmes ancestraux constituent aujourd'hui encore des modèles de durabilité dans les régions sèches, et sont de plus en plus considérés comme des atouts majeurs pour l'adaptation au changement climatique. Le palmier-dattier (Phoenix dactylifera L.) en est l'espèce structurante, véritable clé de voûte des oasis d'Afrique du Nord et d'Asie de l'Ouest. En créant un microclimat favorable à la culture d'autres plantes (arbres fruitiers, légumineuses, céréales) dans un environnement autrement hostile, il soutient depuis des millénaires des économies locales, des paysages et des sociétés entières (Barrow 1998). Son fruit riche en sucre, la datte, représente à la fois une ressource alimentaire essentielle et un bien commercial. Aujourd'hui, sous l'effet combiné des changements globaux, de l'intensification agricole et de l'érosion de l'agrobiodiversité, la phoeniciculture fait face à de nombreux défis (El-Juhany 2010). Au-delà des enjeux de production, c'est la pérennité même des oasis en tant qu'entités agro-socioculturelles qui se trouve menacée.
Dans ce contexte, l'agrobiodiversité apparaît comme un levier central de résilience et d'adaptation des systèmes alimentaires (Jackson et al. 2010). Elle englobe la diversité des ressources génétiques et des espèces mobilisées par l'Homme, ainsi que celle des parents sauvages phylogénétiquement proches, susceptibles de porter des adaptations clés à des environnements contraignants. Évaluer la dynamique spatio-temporelle de cette diversité, et comprendre les mécanismes évolutifs qui la façonnent ou l'érodent, constituent des enjeux majeurs pour répondre durablement aux défis de sécurité alimentaire dans un monde en mutation.
La culture du palmier-dattier s'est développée dès le quatrième millénaire avant notre ère dans la région du Golfe arabo-persique (Tengberg 2012 ; Besseiche et al., 2025), bien que le centre exact de domestication et sa chronologie demeurent à préciser. En Afrique du Nord, la phoeniciculture semble apparaître plus tardivement, dès le deuxième millénaire en Égypte (Tengberg and Newton 2016 ; Gros-Balthazard et al. 2020), puis au cours du premier millénaire avant notre ère dans le Sahara central et occidental (Sterry and Mattingly 2020 ; Kaczmarek et al., 2024).
Les travaux génétiques récents indiquent que la diversité des dattiers cultivés résulte d'une histoire évolutive complexe, façonnée par des processus démographiques, des échanges entre régions et des interactions avec des populations sauvages apparentées (Flowers et al. 2019 ; Gros-Balthazard et al. 2020). Toutefois, les grandes étapes de cette trajectoire, incluant les origines exactes des populations cultivées, les routes de diffusion, ainsi que la chronologie des principaux évènements ayant structuré le pool génétique actuel, demeurent encore largement à préciser (Gros-Balthazard and Flowers 2021).
De nouvelles ressources génomiques, fondées sur l'analyse de plusieurs centaines de génomes modernes à l'échelle de l'aire de distribution du dattier (Gros-Balthazard et al., in prep), offrent désormais une opportunité sans précédent pour reconstituer cette histoire évolutive. Parallèlement, l'essor de l'archéogénomique permet d'accéder directement à la diversité passée grâce à l'étude de matériel archéobotanique provenant de contextes sahariens, notamment en Libye (Kaczmarek et al., 2024), mais aussi d'autres sites clés en Arabie et en Égypte, pour lesquels des données anciennes commencent à devenir disponibles. L'intégration de ces archives biologiques du passé avec les génomes actuels ouvre ainsi la voie à une reconstruction fine de l'émergence et de la transformation de l'agrobiodiversité oasienne à travers le temps.

L'objectif de cette thèse est de retracer les origines de l'agriculture oasienne en s'appuyant sur l'étude de son espèce structurante, le palmier-dattier (Phoenix dactylifera L.), véritable clé de voûte des agrosystèmes du Sahara et du Moyen-Orient. Ce travail vise à répondre à trois objectifs scientifiques majeurs :
1 - Déterminer l'origine des populations cultivées
Identifier les sources évolutives des dattiers cultivés du Moyen-Orient et du Sahara, en évaluant le rôle respectif d'une diffusion depuis le Proche-Orient et d'éventuels processus de domestication ou de diversification locale en Afrique du Nord. Ce volet permettra également de quantifier la contribution génétique d'autres espèces du genre Phoenix au pool cultivé actuel.
2 - Établir la chronologie de la domestication et de l'expansion géographique
Préciser la période de domestication initiale du dattier au Moyen-Orient et dater les principales étapes de son introduction et de sa mise en culture dans les différentes régions nord-africaines.
3- Comprendre la dynamique historique de l'agrobiodiversité
Reconstituer l'évolution de la diversité cultivée du palmier-dattier depuis les débuts de l'agriculture oasienne jusqu'à aujourd'hui, en analysant l'impact des pratiques humaines, des changements environnementaux et des échanges entre oasis sur la structuration génétique des variétés.

Des centaines de génomes modernes et anciens, dont la vaste majorité est d'ores et déjà séquencée, seront analysés à l'aide d'approches de génétique des populations, de phylogéographie et de modélisation démographique. L'objectif est de démêler les déterminants biologiques, écologiques, historiques et humains qui façonnent, et ont façonné, la diversité du palmier-dattier au Sahara et au Moyen-Orient.
Données
-Données génomiques modernes
Plusieurs centaines de génomes de dattiers cultivés, ainsi que de représentants d'espèces sauvages apparentées du genre Phoenix, ont été séquencés à New York University Abu Dhabi et seront mis à disposition de l'étudiant dans le cadre d'une collaboration internationale. Des missions de terrain en Afrique du Nord ou au Moyen-Orient pourront être envisagées afin de compléter l'échantillonnage existant, en ciblant des régions ou des populations encore sous-représentées.
-Données paléogénomiques
L'ADN ancien d'une dizaine de restes archéobotaniques provenant de contextes sahariens et proche-orientaux (Libye, Égypte, Levant) a déjà été extrait et séquencé. D'autres échantillons archéologiques pourront également faire l'objet de nouvelles extractions et analyses, afin d'élargir la couverture temporelle et géographique des données disponibles.
Approches analytiques
Les jeux de données modernes et anciens seront étudiés à travers un ensemble d'analyses complémentaires de structure génétique, d'histoire démographique et de flux de gènes. Un soin particulier sera apporté au contrôle de la qualité et de l'authenticité des données paléogénomiques, notamment par l'évaluation des dommages moléculaires, des niveaux de contamination et des biais liés à la dégradation de l'ADN.
La structure des populations sera caractérisée à l'aide d'analyses de clustering (par exemple ADMIXTURE, Alexander et al. 2009), d'analyses en composantes principales, ainsi que de reconstructions phylogénétiques et d'arbres de distance. La diversité génétique au sein des populations sera quantifiée à partir de statistiques classiques (, W, hétérozygotie), permettant de comparer les niveaux de diversité entre régions et entre groupes cultivés ou sauvages.
Des méthodes d'inférence démographique explicite, telles que Fastsimcoal (Excoffier and Foll 2011), seront mises en oeuvre pour tester différents scénarios d'origine et de diffusion du dattier cultivé. Des tests formels de mixture et d'introgression (statistiques D, f) permettront d'identifier les contributions de populations sauvages ou d'autres espèces du genre Phoenix au pool génétique cultivé. L'étude de la longueur des haplotypes introgressés apportera des informations sur la chronologie relative de ces évènements.
L'intégration des données archéogénomiques permettra de retracer directement l'ascendance des échantillons anciens, d'affiner la datation des échanges génétiques entre régions et d'évaluer la continuité potentielle de certains génotypes cultivés à travers le temps, maintenus par multiplication végétative sur de longues périodes (comme cela a été montré chez la vigne, Ramos-Madrigal et al. 2019).
Modélisation intégrative
Enfin, un modèle synthétique des origines et des routes de diffusion du palmier-dattier sera proposé en combinant l'ensemble de ces approches. Des cadres récents fondés sur la reconstruction d'Ancestral Recombination Graphs (ARG) permettront d'accéder à une description fine de l'histoire évolutive le long du génome, en intégrant simultanément recombinaison, coalescence et flux de gènes. Ces méthodes offrent un cadre particulièrement adapté pour inférer la chronologie et la complexité des évènements démographiques ayant structuré la diversité actuelle des populations cultivées et sauvages.
Par ailleurs, des approches spatialement explicites pourront être mises en oeuvre afin de tester des scénarios de diffusion à l'échelle géographique, en intégrant la dimension spatiale des expansions humaines et des échanges entre oasis. En particulier, des outils de simulation tels que slendr (Petr et al., 2022), permettant de modéliser des trajectoires démographiques dans des paysages réalistes, fourniront un cadre puissant pour confronter des hypothèses alternatives sur l'émergence et la dispersion des populations cultivées.
Ainsi, cette thèse s'appuiera sur un ensemble de ressources génomiques et archéogénomiques largement déjà produites, pour certaines encore peu exploitées, intégrées dans un cadre analytique commun, ainsi que sur des outils de modélisation de pointe, afin de reconstruire l'histoire évolutive du dattier cultivé et de mieux comprendre l'émergence et la transformation de l'agrobiodiversité oasienne à travers le temps.