Période de financement : 2022-2027
Responsables : James Macklin, Agriculture et Agroalimentaire Canada, et Ian Bradbury, Pêches et Océans Canada
Investissement global de l'IRDG : 9 480 000 $
À l'échelle mondiale, les changements climatiques ont de graves répercussions sur l'environnement. Au Canada, le climat continue de se réchauffer à un rythme 2 fois supérieur à celui du réchauffement planétaire, le nord du Canada étant exposé aux changements les plus extrêmes.
Il y a un besoin croissant d'avis scientifiques sur la réponse d'espèces clés aux changements climatiques, et les implications économiques et sociétales qui en découlent. La génomique offre un ensemble d'outils puissants pour évaluer rapidement la biodiversité et la santé des écosystèmes, et aider les scientifiques à prévoir comment les espèces et les écosystèmes réagiront à ces changements.
Plus d'une soixantaine de scientifiques du gouvernement canadien et leurs équipes collaborent au projet de génomique pour l'adaptation et la résilience au changement climatique (GenARCC). À l'aide d'outils génomiques, l'équipe de GenARCC vise à guider l'adaptation aux changements climatiques afin de protéger la biodiversité, la résilience des écosystèmes, la sécurité alimentaire et la santé humaine du Canada. Elle utilise son expertise pour répondre à 3 questions sur les écosystèmes forestiers, aquatiques, côtiers, agricoles et de la toundra :
- Comment les espèces et les populations fondamentales sont-elles génétiquement adaptées à leur environnement?
- Cette relation évolue-t-elle en réaction aux changements climatiques?
- Comment ces espèces et populations fondamentales réagiront-elles dans les années à venir?
Faits saillants
- 5 ans de collaboration
- 63 scientifiques et leurs équipes
- 8 ministères et organismes fédéraux
Objectif
Mettre à profit la génomique pour évaluer les changements climatiques afin de protéger la biodiversité du Canada, la résilience des écosystèmes, la sécurité alimentaire et la santé
Retombées prévues
- Données et ressources génomiques générées pour soutenir la recherche et le renforcement des capacités
- Développement d'outils génomiques pour surveiller les effets de l'utilisation des terres et du changement climatique sur les écosystèmes environnants
- Avis scientifiques pour éclairer la gestion et la conservation dans le contexte de la résilience aux changements climatiques, ainsi que les implications économiques et sociétales qui en découlent
- Outils pour améliorer la culture scientifique liée à la génomique et aux changements climatiques
Domaines d'intérêt
Écosystèmes de la forêt et de la toundra
Les forêts et la toundra, qui offrent des services écosystémiques, des avantages sociaux et culturels et une valeur économique, sont des espaces essentiels pour la population du Canada. Ces écosystèmes nettoient l'air et l'eau, régulent le climat et le refroidissent, et atténuent les inondations et l'érosion des sols. Ils constituent également un habitat essentiel pour de nombreuses plantes et animaux et jouent un rôle crucial dans le cycle du carbone de la Terre. Cependant, en raison du changement climatique mondial, la santé et la productivité des forêts et de la toundra canadiennes sont en déclin.
Effets des changements climatiques
- Risque accru de sécheresse et de feu de forêt en raison de l'augmentation des températures et de l'imprévisibilité des précipitations
- Sensibilité accrue aux ravageurs et aux agents pathogènes du fait que les arbres subissent un stress physiologique
- Introduction de nouvelles menaces à mesure que la répartition des espèces change
- Changements dans les services écosystémiques, tels que le stockage du carbone, en raison des changements dans la biodiversité et la fonction des microbiomes
Les activités de recherche sur les forêts et la toundra de GenARCC portent sur la réponse complexe et interdépendante de ces écosystèmes aux changements climatiques. Les chercheurs examinent les espèces individuelles ainsi que la diversité de communautés entières afin d'acquérir une compréhension holistique de l'adaptation et de la vulnérabilité aux changements climatiques et aux menaces dans ces écosystèmes. Ils combinent les données génomiques avec la surveillance écologique intégrée et l'apprentissage automatique pour déterminer la capacité d'adaptation des principales espèces d'arbres et d'espèces sauvages, ainsi que les microbes associés. Ces renseignements aideront les chercheurs à prédire comment les espèces de forêts et de toundra réagiront aux changements climatiques et à améliorer les pratiques de gestion résilientes à ces changements.
Agroécosystèmes
Dans l'ensemble du Canada, plus de 60 millions d'hectares de terres servent à l'agriculture primaire; cette utilisation des terres contribue à notre économie, fournit des ressources essentielles et assure la sécurité alimentaire.
Effets des changements climatiques
- Stress physiologique dû à des températures plus élevées
- Augmentation du nombre d'insectes, de plantes et d'agents pathogènes envahissants
- Déclin des populations d'insectes utiles, comme les pollinisateurs
- Potentiel de nouvelles possibilités agricoles
Les activités de recherche agroécosystémique de GenARCC combinent la génomique, l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique pour étudier et contrer les effets complexes des changements climatiques sur ces écosystèmes. Les chercheurs étudient des espèces qui jouent un rôle essentiel dans la santé et la productivité du secteur agricole canadien, notamment les cultures oléagineuses, le bison, les insectes et les plantes envahissantes, ainsi que les microbiomes associés et leurs rôles. De plus, ils mettent au point une technologie de capteurs pour l'analyse sur le terrain afin de fournir une caractérisation en temps réel des nutriments et des traits des plantes. Ces activités de recherche permettront d'évaluer la vulnérabilité génomique et la capacité d'adaptation des espèces essentielles à la durabilité agricole du Canada et de mettre au point des outils génomiques adaptés pour surveiller la diversité, la santé et les répercussions des changements climatiques sur ces espèces.
Écosystèmes aquatiques et côtiers
Le Canada possède le plus long littoral de tous les pays et compte plus de deux millions de lacs et de rivières, ce qui rend les écosystèmes aquatiques et côtiers essentiels à la biodiversité, à l'économie et à l'identité culturelle du pays.
Effets des changements climatiques :
- Stress physiologique dû à des conditions environnementales changeantes, telles que des températures plus élevées et une acidité accrue de l'océan
- Interactions compétitives et propagation des agents pathogènes à mesure que la répartition des espèces change
- Modification des réseaux trophiques en raison de changements dans la diversité et l'abondance des espèces
Dans le cadre des activités de recherche aquatiques et côtières de GenARCC, on utilise la génomique avec l'apprentissage automatique et la modélisation climatique pour étudier les effets complexes des changements climatiques sur les espèces aquatiques et terrestres dans ces écosystèmes. Les chercheurs évaluent la diversité génomique et la capacité d'adaptation des espèces de poissons et d'espèces sauvages qui sont importantes pour les communautés autochtones et les pêches canadiennes. Ils élaborent aussi des outils génomiques pour surveiller la diversité et la santé des salmonidés dans les écosystèmes d'eau douce afin d'examiner la façon dont les réseaux trophiques sont affectés par les changements climatiques. Les activités de recherche comprennent l'utilisation d'approches de modélisation pour évaluer les menaces liées au climat provenant d'agents pathogènes émergents comme les virus, les parasites et les bactéries, en mettant l'accent sur la santé humaine et faunique. Comprendre la vulnérabilité et le potentiel d'adaptation des espèces aquatiques et côtières est une première étape importante dans l'élaboration de stratégies efficaces pour assurer la conservation de la biodiversité face aux changements climatiques.
Participants financés
- Agriculture et Agroalimentaire Canada
- Agence canadienne d'inspection des aliments
- Ministère des Pêches et des Océans
- Environnement et Changement climatique Canada
- Santé Canada
- Conseil national de recherches Canada
- Ressources naturelles Canada
- Agence de la santé publique du Canada
Collaborateurs
- Comité de chasseurs et de trappeurs d'Aklavik
- Tribu des Blood — Kainaiwa
- Institut canadien des rivières
- Fédération canadienne de la faune
- Université Carleton
- Université Dalhousie
- Conseil des ressources renouvelables d'Ehdiitat
- Comité mixte de gestion de la pêche
- Global Institute for Food Security
- Office des ressources renouvelables des Gwich'in
- Mine d'or Westwood d'IAMGOLD
- Université McGill
- Centre de recherche du Nunavik
- Collège de l'Arctique du Nunavut
- Comité de chasseurs et de trappeurs d'Olokhaktomiut
- Ministère des Richesses naturelles et des Forêts de l'Ontario
- Parcs Canada
- Groupe de travail sur l'omble chevalier de Paulatuk
- Comité de chasseurs et de trappeurs de Paulatuk
- Université Queen's
- Groupe de travail de la rivière Rat
- Office des ressources renouvelables de Tetlit
- Université Trent
- Groupe de travail sur l'omble chevalier d'Ulukhaktok
- Université du Québec à Trois-Rivières
- Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
- Université Laval
- Université TÉLUQ (en français)
- Université de l'Alberta
- Université de Guelph
- Université Lancaster
- Université du Manitoba
- Université de North Texas
- Université d'Ottawa
- Université de la Saskatchewan
- U.S. Department of Agriculture's Agricultural Research Service (en anglais seulement)
- Veterinary Agri-Health Services Ltd. (en anglais seulement)
- Groupe de travail de la côte Ouest
Publications
- Ahmed R, Nasheri N. 2023. Animal reservoirs for hepatitis E virus within the Paslahepevirus genus. Veterinary Microbiology. Vet Microbiol 278:109618. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2022.109618 (en anglais seulement)
- Alkie TN, Lopes S, Hisanaga T, Xu W, Suderman M, Koziuk J, Fisher M, Redford T, Lung O, Joseph T, Himsworth CG, Brown IH, Bowes V, Lewis NS, Berhane Y. 2022. A threat from both sides : Multiple Introductions of genetically distinct H5 HPAI viruses into Canada via both East Asia-Australasia/Pacific and Atlantic flyways. Virus Evolution 8(2). https://doi.org/10.1093/ve/veac077 (en anglais seulement)
- Alkie TN, Cox S, Embury-Hyatt C, Stevens B, Pople N, Pybu MJs, Xu W, Hisanaga T, Suderman M, Koziuk J, Kruczkiewicz P, Nguyen HH, Fisher M, Lung O, Erdelyan CNG, Hochman O, Ojkic D, Yason C, Bravo-Araya M, Bourque L, Bollinger TK, Soos C, Giacinti J, Provencher J, Ogilvie S, Clark A, MacPhee R, Parsons GJ, Eaglesome H, Gilbert S, Saboraki K, Davis R, Jerao A, Ginn M, Jones MEB, Berhane Y. 2023. Characterization of neurotropic HPAI H5N1 viruses with novel genome constellations and mammalian adaptive mutations in free-living mesocarnivores in Canada. Emerging Microbes & Infections. Emerging Microbes and Infections 12(1):2186608. https://doi.org/10.1080/22221751.2023.2186608 (en anglais seulement)
- Auer L, Buée M, Fauchery L, Lombard V, Barry KW, Clum A, Copeland A, Daum C, Foster B, LaButti K, Singan V, Yoshinaga Y, Martineau C, Alfaro M, Castillo FJ, Bosco Imbert J, Ramírez L, Castanera R, Pisabarro AG, Finlay R, Lindahl B, Olson A, Séguin A, Kohler A, Henrissat B, Grigoriev IV, Martin FM. 2023. Metatranscriptomics sheds light on the links between the functional traits of fungal guilds and ecological processes in forest soil ecosystems. New Phytologist. https://doi.org/10.1111/nph.19471 (en anglais seulement)
- Berhane Y, Joseph T, Lung O, Embury-Hyatt C, Xu W, Cottrell P, Raverty S. 2022. Isolation and Characterization of Novel Reassortant Influenza A(H10N7) Virus in a Harbor Seal, British Columbia, Canada. Infectious Diseases 28(7):1480-1484 https://doi.org/10.3201/eid2807.212302 (en anglais seulement)
- Birchard K, Driver HG, Ademidun D. et al. 2023. Circadian gene variation in relation to breeding season and latitude in allochronic populations of two pelagic seabird species complexes. Sci Rep 13, 13692. https://doi.org/10.1038/s41598-023-40702-8 (en anglais seulement)
- Caliendo V, Lewis NS, Pohlmann A, Baillie SR, Banyard AC, Beer M, Brown IH, Fouchier RAM, Hansen RDE, Lameris TK, Lang AS, Laurendeau S, Lung O, Robertson G, van der Jeugd H, Alkie TN, Thorup K, van Toor ML, Waldenström J, Yason C, Kuiken T, Berhane Y. 2022. Transatlantic spread of highly pathogenic avian influenza H5N1 by wild birds from Europe to North America in 2021. Scientific Reports 12(1):11729. https://doi.org/10.1038/s41598-022-13447-z (en anglais seulement)
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- Depardieu C, Lenz P, Marion J; Nadeau S, Girardin M, Marchand W, Bégin C, Treydte K, Gessler A, Bousquet J, Savard M, Isabel N. 2024. Contrasting physiological strategies explain heterogeneous responses to severe drought conditions within local populations of a widespread conifer. The Science of the Total Environment 923(11): 171174 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171174 (en anglais seulement)
- Fisher M, Nebroski M, Davies J, Janzen E, Sullivan D, Lung O. 2023. Discovery and comparative genomic analysis of a novel equine anellovirus, representing the first complete Mutorquevirus genome. Scientific Reports 13(3703):1-10. https://doi.org/10.1038/s41598-023-30875-7 (en anglais seulement)
- Harkness BAS, Ibarguchi G, Poland VF, Friesen VL. 2024. Historical fragmentation and stepping-stone gene flow led to population genetic differentiation in a coastal seabird. Ecology and Evolution, 14, e11204. https://doi.org/10.1002/ece3.11204 (en anglais seulement)
- Jeffery NW, Vercaemer B, Stanley RRE, Kess T, Dufresne F, Noisette F, O'Connor MI, Wong MC. 2024. Variation in genomic vulnerability to climate change across temperate populations of eelgrass (Zostera marina). Evolutionary Applications, 17, e13671. https://doi.org/10.1111/eva.13671 (en anglais seulement)
- Kess T, Lehnert SJ, Bentzen P, Duffy S, Messmer A, Dempson JB, Newport J, Whidden C, Robertson MJ, Chaput G, Breau C, April J, Gillis C-A, Kent M, Nugent CM, Bradbury IR. 2024. Variable parallelism in the genomic basis of age at maturity across spatial scales in Atlantic Salmon. Ecology and Evolution, 14, e11068. https://doi.org/10.1002/ece3.11068 (en anglais seulement)
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- Langille BL, Kess T, Brachmann M, Nugent CM, Messmer A, Duffy SJ, Holborn MK, Van Wyngaarden M, Knutsen TM, Kent M, Boyce D, Gregory RS, Gauthier J, Fairchild EA, Pietrak M, Eddy S, de Leaniz CG, Consuegra S, Whittaker B. … Bradbury IR. 2023. Fine-scale environmentally associated spatial structure of lumpfish (Cyclopterus lumpus) across the Northwest Atlantic. Evolutionary Applications, 16, 1619–1636. https://doi.org/10.1111/eva.13590 (en anglais seulement)
- Layton KKS, Brieuc MSO, Castilho R, Diaz-Arce N, Estevez-Barcia D, Fonseca VG, Fuentes-Pardo AP, Jeffery NW, Jimenez-Mena B, Junge C, Kaufmann J, Leinonen T, Maes SM, McGinnity P, Reed TE, Reisser CMO, Silva G, Vasemagi A, Bradbury IR. 2024. Predicting the future of our oceans-Evaluating genomic forecasting approaches in marine species. Glob Chang Biol 30: e17236. https://doi.org/10.1111/gcb.17236 (en anglais seulement)
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- Pickering B, Lung O, Maguire F, Kruczkiewicz P, Kotwa JD, Buchanan T, Gagnier M, Guthrie JL, Jardine CM, Marchand-Austin A, Massé A, McClinchey H, Nirmalarajah K, Aftanas P, Blais-Savoie J, Chee HY, Chien E, Yim W, Banete A, Griffin BD, Yip L, Goolia M, Suderman M, Pinette M, Smith G, Sullivan D, Rudar J, Vernygora O, Adey E, Nebroski M, Goyette G, Finzi A, Laroche G, Ariana A, Vahkal B, Côté M, McGeer AJ, Nituch L, Mubareka S, Bowman J. 2023. Divergent SARS-CoV-2 variant emerges in white-tailed deer with deer-to-human transmission. Nature Microbiology 8,188. https://doi.org/10.1038/s41564-022-01298-3 (en anglais seulement)
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- Taylor R, Manseau M, Keobouasone S, Mastromonaco G, Solmundson K, Kelly A, Larter NC, Gamberg M, Schwantje H, Thacker C, Polfus J, Andrew L, Hervieux D, Simmons D, Wilson PJ. 2024. High genetic load without purging in caribou, a diverse species at risk. Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.02.002 (en anglais seulement)
- Zanin G, Rheault K, Desrochers A, Yin X, Séguin A, Martineau C. 2024. The Poplar Microbiome. In: Porth I, Klápště J, McKown A (eds) The Poplar Genome. Springer International Publishing, Cham, pp 107–123. https://doi.org/10.1007/978-3-031-50787-8_6 (en anglais seulement)
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