Modélisation spatiale hiérarchique bayésienne de l'apparentement génétique et de l'héritabilité en milieu naturel à l'aide de marqueurs moléculaires

Chapitre 4

Applications

4.1 Application à des données sur le karité

4.1.1 Introduction

Les données utilisées pour cette application ont été obtenues dans le cadre du projet INNOVKAR ¹ dont l'objectif principal est l'amélioration de la production du karité (Vitellaria paradoxa) par une gestion durable et efficace des systèmes agroforestiers. Il s'agit d'un projet INCO ² financé par l'Union Européenne et dont la coordination est assurée par le responsable de l'Unité de Recherche "Diversité génétique et amélioration des espèces forestières" du CIRAD.

Le karité est une espèce de la famille des Sapotacea qui est très répandue dans les parcs agroforestiers en zone sub-saharienne (Kelly, 2004). La notion de parc est caractérisée par une présence régulière, systématique et ordonnée d'arbres à l'intérieur des champs et est le résultat d'un long processus d'évolution durant lequel s'établit une association entre d'une part, les éléments naturels c'est-à-dire les arbres et arbustes conservés, entretenus et améliorés en raison de leur utilité, et d'autre part, les productions végétales annuelles à l'intérieur d'un espace régulièrement exploité (Bagnoud et al., 1995; Sautter, 1968). Un parc comprend un certain nombre de champs sur lesquels sont cultivées différentes espèces (céréale, coton, sorgho, arachide) et qui sont régulièrement laissés en jachère afin de restaurer la fertilité des

¹INNOVKAR : Innovative tools and techniques for sustainable use of the shea tree in sudano-sahelian zone

²INCO : Specific international scientific cooperation activities

FIG. 4.1 - Aire de répartition de l'arbre à karité en Afrique

sols. La durée de la période de jachère varie d'un agriculteur à l'autre et peut s'étaler sur une période de 3 ou 4 ans à 25 ou même 30 ans (Kelly et al., 2004b). Les parcs agroforestiers sont dominés, le plus souvent, par une à trois espèces d'arbres comme c'est le cas pour les parcs agroforestiers à karité au Mali (Sanou et al., 2005). Le karité occupe, par exemple, 4, 7 millions d'hectare au Mali et ceci s'explique par l'importance de son rôle pour la sécurité alimentaire et la génération de revenus (Cardi et al., 2005). En effet, dans cette zone, les producteurs conservent et maintiennent dans leurs champs les arbres à karité surtout en raison de l'importance économique qu'ils représentent. Le fruit du karité est aussi bien consommé par les populations humaines que par les animaux et le beurre extrait de son noyau est utilisé pour la consommation locale comme huile de cuisson et pommade et consti-

tue une importante source de devises étrangères pour certains pays comme le Mali ou le Burkina Faso (Kelly et al., 2004a). Les produits du karité sont en plus utilisés pour la médecine traditionnelle. L'aire de répartition géographique du karité en Afrique s'étend de l'est du Sénégal à la région des hauts plateaux de l'Ouganda formant ainsi une ceinture ininterrompue d'environ 6000 km de long et 500 km de large (Figure 4.1) (Cardi et al., 2005). La densité des populations de karité varie fortement selon le mode d'occupation des sols, les localités et les conditions écologiques. Le karité a, le plus sou-vent, un système de reproduction sexuée et est principalement pollinisé par les insectes (Cardi et al., 2005). La période de floraison et de fructification s'étend de décembre à mai avec quelques faibles variations en fonction de la zone géographique considérée (Sanou et al., 2005; Cardi et al., 2005; Okullo et al., 2004).

Le site de l'étude est le village de MPeresso situé dans la zone dite Mali Sud qui couvre toute la région de Sikasso et une partie des régions de Koulikoro et de Ségou; le village MPeresso (12^°16'N, 5^°19'W) se trouve dans la région naturelle du plateau de Koutiala et couvre une superficie de 117 km² (Kelly, 2004). Le climat est de type sud-soudanien et la pluviométrie moyenne de 1991 à 2002 était de près de 900 mm avec un minimum de 586 mm et un maximum de 1249 mm (Bouvet et al., 2008). Trois parcelles ont été initialement retenues sur ce site selon les deux critères suivants : le mode d'occupation du sol (champ cultivé, jachère et forêt naturelle) et la densité d'arbres adultes (arbres ayant une circonférence à 1, 30 m du sol supérieure à 20 cm) (Kelly et al., 2004a). Dans le cadre de l'application de ce travail, nous nous sommes intéressés uniquement aux données collectées sur la parcelle qui était en jachère. C'est une parcelle de 2, 10 ha contenant 222 arbres à karité avec une densité de 68.1 arbres à l'hectare (Kelly et al., 2004b).

Différentes mesures ont été réalisées : le diamètre du tronc à 1m30, l'information moléculaire et les coordonnées géographiques. Malheureusement, ces informations ne sont pas disponibles pour l'ensemble des 222 arbres présents sur le cite de MPeresso. Le diamètre n'est disponible que pour les individus dont la hauteur est supérieure à 1m30, cela représente 161 arbres. Le phénotype des autres individus, les 61 juvéniles restants, est égal à 0. L'information moléculaire, pour 12 microsatellittes, n'est disponible que pour 193 individus, les 29 restants présentent à un ou plusieurs locus des données manquantes. Ils ne seront donc pas utilisés pour les analyses génétiques. Enfin, les coordonnées géographiques sont disponibles pour 131 arbres parmi les 222. Les coordonnées géographiques sont, pour des raisons pratiques sur le terrain, exprimées en coordonnées azimut z (ou coordonnées angulaires). Par la suite nous travaillerons avec les coordonnées cartésiennes obtenues directement des

coordonnées azimut en utilisant la transformation suivante

x1,i = x1,i_1 + di cos(zi)

x2,i = x2,i_1 + di sin(zi)

oil x1,0 = 0 et x2,0 = 0 sont les coordonnées d'un arbre référant, x1,i, x2,i les coordonnées de l'arbre i.

Finalement, pour l'analyse génétique/spatiale seul 58 individus sont géoréférencés et ne présentent aucune donnée génétique manquante. Ce dernier jeu de donnée sera utilisé pour l'application du modèle développé dans les chapitres précédents