Emploi du temps

Mini-cours

Biodiversité et économie

Charles Figuières

Modélisation et contrôle des maladies émergentes

Yves Dumont

La progression du moustiques "tigre" (Aedes albopictus) dans le sud de la France, et les cas de Chikungunya et de Dengue l'an dernier dans le Var (!) montrent que ces maladies, dîtes tropicales, s'installeront très certainement à moyen terme dans le Sud de l'Europe. Aussi, l'étude de ces maladies vectorielles, car transmises par un "vecteur", en l'occurrence le moustique, n'est plus seulement un "problème des pays du Sud" mais est devenu un problème de Santé Publique, dans la mesure où les pathologies peuvent être graves, voire même mortelles, comme l'a montré l'épidémie de 2006 à la Réunion. L'objet de cet exposé sera de présenter l'intérêt de la modélisation à la fois pour aborder les problèmes épidémiologiques sous un autre angle, aider à améliorer la lutte contre ces maladies, mais également pour soulever de nouvelles questions. A cet égard, l'exemple de la modélisation de la Malaria et de la difficulté qu'a eu, il y a un peu plus d'un siècle, Ronald Ross, et d'autres, pour convaincre les autorités médicales de contrôler le moustique pour mieux limiter le risque épidémiologique, servira de fil conducteur pour la première partie de l'exposé. Dans une deuxième partie, basée sur des travaux récents sur le Chikungunya, notamment, nous présenterons les différentes luttes possibles pour contrôler une maladie vectorielle et l'intérêt là aussi de développer des modèles appropriés qui peuvent nous indiquer où (et quand) il faut agir pour être le plus efficace...

Rôle et modélisation des processus invasifs en écologie et évolution

Minus Van Baalen

Coexistence, invasion et extinction en Ecologie : Apport des concepts et outils du non linéaire.

Bernard Cazelles

Comprendre les règles qui contrôlent la dynamique des espèces, des populations, des communautés, leur coexistence, leur extinction, est au centre des préoccupations de l’écologie. Récemment, la présence de dynamiques chaotiques a été mise en évidence de façon irréfutable dans des cultures expérimentales d’insectes. Cette confirmation expérimentale donne une légitimité aux travaux autour des dynamiques non linéaire en biologie des populations. Dans cet exposé je me focaliserai sur l’étude de nouveaux scénarios dynamiques engendrant des comportements complexes pouvant permettre d’appréhender la complexité des dynamiques écologiques : les « bassins criblés », les intermittences « on-off », attracteurs « bubling ». Pour résumer, on peut dire que ce type de dynamique dépend essentiellement de la stabilité d'un sous-espace invariant contenant un attracteur chaotique. Dans l'espace des phases de la dynamique de populations, l'extinction d'une espèce peut définir un tel sous-espace invariant. De la même façon, un état de synchronie entre dynamiques écologiques défini aussi un tel sous-espace. Ces concepts offrent un cadre théorique pour la compréhension de la dynamique des invasions ou des extinctions. Par exemple, ce type de comportement pourrait expliquer les explosions observées de certaines populations marines.

Présentations

Evolution of plant nutrient cycling strategies in heterogeneous meta-ecosystems: Impacts for source-sink dynamics and invasive species regulation

Tiphaine Le Mao

Through their influence on nutrient cycling rates, plant strategies for nutrient acquisition and recycling are key components of ecosystem functioning. How the evolution of such strategies modifies ecosystem functioning and services is still not well understood. Using a simple generic model, we follow the dynamics of a nutrient inside a source-sink meta-ecosystem. When evolutionary pressures are spatially heterogeneous at the landscape scale, complex eco-evolutionary dynamics emerge and lead to source-sink meta-ecosystems. Depending on the strength of trade-offs between functional strategies, we show how evolution of such strategies can turn source ecosystems into sinks and vice versa. We also point out the possibility for multiple successive transformations to occur. We discuss the possible consequences of these results for the maintenance of functional diversity and of a key ecosystem services, invasive species regulation: the evolution of plants in their native habitat is a key mechanism through which invasion potential can be fostered or impeded.

La reconstruction des routes d'invasion: pourquoi, comment et alors?

Thomas Guillemaud

La biologie de l’invasion et l'agriculture sont intimement liées pour plusieurs raisons et en particulier parce que de nombreuses espèces de ravageurs agricoles sont des envahisseurs récents. Les connaissances détaillées sur les voies géographiques suivies par des propagules de leur source à la zone envahie - appelées ici routes d'invasion - fournissent des informations sur l'histoire du processus d'invasion et sur l'origine et la composition génétique des populations envahissantes. La plupart de nos connaissances sur les routes d’invasion proviennent de données historiques et d'observation, qui sont souvent rares, incomplètes et, parfois, trompeuses. Dans ce contexte, la génétique des populations est une approche utile pour reconstruire des routes d’invasion, et révèle la complexité et le caractère souvent contre-intuitif des routes d’invasion. Cette approche s'est révélée particulièrement utile depuis le développement récent de nouvelles méthodes basées sur des modèles, telles que le calcul bayésien approximative (ABC) qui permet de faire des inférences quantitatives sur des scénarios évolutifs complexes typiquement rencontrés dans les espèces envahissantes. Nous résumons quelques-uns des aspects fondamentaux des routes d'invasion, nous expliquons pourquoi la reconstruction de ces routes est utile pour résoudre des problèmes pratiques et théoriques, et discutons les méthodes disponibles de reconstruction des routes d’invasion. Enfin, nous considérons les principaux enseignements obtenus à ce jour des études de voies d'invasion.

Mesure de risque pour les risques multivariés

Imen Ben Tahar

Voir fichier joint.

Looking for a strategy to manage the salmon life cycle in the Sée-Sélune rivers

Eric Parent, Etienne Rivot, Etienne Prevost The estuary of two coastal rivers forming the hydrographic Sée/Séllune network is located in Mount Saint Michel bay. Their watersheds cover 1010 km2 for Selune and 459 km2 for Sée. These two small rivers are colonized by Atlantic salmon (the whole stream for Sélune but only the first 16 kilometers for See due to an impassable dam). Angling takes place all along both rivers' banks and this recreational fishery is the main source of salmon exploitation in this system. Different managing strategies (limited fishing periods, quotas, etc.) have been tested during the last 20 years, with frequent changes, making impossible to assess their consequences on the mid term behavior of the system . We develop a controlled Markov model to simulate the response of the system under various management rules and try to evaluate and compare their performances. As in many cases, water conservation authorities and fishers have rather conflicting objectives. This conflict between conservation and predation is exacerbated by the rarefaction of the biggest individuals that are the most sought-after fish but also the most precious spawners for the renewal of generations.

Modèle hierarchique bayésien d'estimation de l'abondance et de la croissance d'une population de salmonidés

Jean-Baptiste Lecompte

Nous proposons un modèle hiérarchique bayésien pour estimer la croissance et l’abondance de truites fario (Salmo trutta fario) pêchées par la méthode des retraits successifs associée à des données biométriques collectées dans une rivière à différentes stations pendant cinq ans. Le modèle est divisé en deux sous modèles (croissance et abondance). La croissance est modélisée avec la courbe de croissance de von Bertalanffy. Cette fonction ne considère pas les fluctuations saisonnières de la croissance, qui apparaissent corrélées aux variations de températures de l’eau. Afin de prendre en compte ces variation du taux de croissance nous avons utilisé une extension de la fonction de croissance de von Bertalanffy. Le sous-modèle d’abondance considère la variabilité de l’abondance en fonction de la taille des truites, ainsi qu’une variabilité entre chaque station. Les variables mesurées nécessaires au modèle sont l’aire de chaque site, la température de la rivière ainsi que la taille des poissons péchés. Plusieurs versions plus ou moins complexes du modèle ont été comparés à l’aide d’un index de complexité et d’adéquation aux données de pêche. Le modèle intègre des paramètres avec un réel sens biologique et pourrait être appliqué à un autre jeu de données.

Viabilité stochastique

Michel De Lara

Je montrerai comment les problèmes de contrôle sous contraintes (viabilité) peuvent s'étendre du cadre déterministe au cadre stochastique. Je présenterai des applications à la gestion des ressources naturelles (ici, la pêche) sous des contraintes conflictuelles de maintien biologique d'une population et de production minimale.

Seasonality and the evolutionary divergence of plant parasites

Frédéric M. Hamelin

The coexistence of closely related plant parasites is ubiquitous. Yet, understanding the ecological determinants of evolutionary divergence in plant parasites remains an issue. Niche differentiation through resource specialization is now well understood, but it hardly explains the commonly observed coexistence of parasites exploiting the same host plant. Time-partitioning received less attention so far, although in temperate climates, parasites may specialize either in the early or in the late season. Therefore, we investigated whether seasonality can promote phenotypic divergence as well. For plant parasites, seasonality generally translates into periodic host absence. To capture such sharp seasonal events, we made use of an epidemic model that combines continuous and discrete dynamics. Performing an `evolutionary invasion analysis,' we found that evolutionary divergence of the parasite phenotype can occur, assuming there is a trade-off between intra- and inter-season transmission abilities. Since there is experimental evidence for such a trade-off, this study provides further ecological bases for the coexistence of closely related plant parasites. Moreover, this study provides original insights regarding the coexistence of sibling plant pathogens which perform either a single or several infection cycles within a season (mono- and poly-cyclic diseases, or uni- and multi-voltine life cycles).

Human capital and pollution : when impatience improves growth

Lionel Ragot et Stefano Bosi

Transport et dispersion d'algues toxiques en Méditerranée

Pierre-Emmanuel Jabin

Nous étudions la dynamique des populations d'Ostreopsis ovata en Méditerranée. Il est nécessaire de prendre en compte la phase benthique lorsque les microalgues sont fixées sur d'autres algues ou les rochers mais également la phase en suspension dans l'eau qui est responsable des principaux effets toxiques.

Effets Allee et dynamique d’invasion: mise en évidence d’une aire critique pour la persistance de populations d’un insecte ravageur

E. Vercken, A. Kramer, P. Tobin, J. Drake

En présence d’un effet Allee, les populations à faible densité ont un taux de croissance réduit, ce qui affecte leur dynamique. Récemment, de nombreux travaux théoriques et empiriques ont étudié l’influence des effets Allee sur la dynamique spatiale et temporelle des espèces envahissantes. En particulier, lorsqu’une population sujette à un effet Allee fort colonise un nouveau territoire, les modèles prédisent que l’aire d’installation doit être suffisamment étendue pour que la population s’établisse de manière durable en dépit de la perte d’individus par diffusion dans le milieu. Nous avons testé cette prédiction à travers l’analyse de la persistance de nouvelles colonies en amont du front d’invasion du Bombyx disparate aux Etats-Unis. A partir de 12 années de données de présence/absence le long du front d’invasion, nous avons élaboré une méthode originale de définition des limites spatiales des populations basée sur une décomposition de Voronoi. Nous avons ensuite testé l’effet de la surface des populations sur leur probabilité de persistance d’une année sur l’autre à l’aide de modèles additifs généralisés incorporant la localisation spatiale des populations. Nous avons mis en évidence un effet positif et répétable de la surface des populations et de leur densité relative sur leur probabilité de persistance, ce qui confirme les prédictions issues des modèles théoriques généraux et de l’analyse d’un modèle mécanistique du taux de croissance des populations de Bombyx disparate que nous avons développé. Cette étude apporte la première confirmation empirique de l’existence d’une aire critique pour la persistance des populations en présence d’effets Allee forts. Cette propriété peut permettre d'optimiser les stratégies de gestion de populations envahissantes en ciblant préférentiellement les populations ayant une forte probabilité de persistance.

Viable pollution control

Marc Leandri

L'analyse économique des problèmes de pollution de flux privilégie traditionnellement la maximisation du bien-être social via l'internalisation des externalités négatives. Cependant, lorsque cette méthode est appliquée à des situations impliquant une capacité d'assimilation naturelle de la pollution, elle peut recommander des trajectoires de pollution optimale qui mènent à l'extinction de cette capacité d'assimilation. Nous proposons donc ici d'aborder cette catégorie de problèmes dans une perspective de gestion d'une ressource naturelle afin de garantir la soutenabilité environnementale des politiques de régulation de la pollution en présence d'une capacité d'assimilation dynamique. Nous explorons en particulier le cadre d'analyse de la Viabilité qui est à même d'intégrer dans le même outil de décision des critères environnementaux, économiques et sociaux et qui offre plus de flexibilité qu'une unique trajectoire optimale. Nous appliquons cette approche au cas de la contamination d'un cours d'eau par des nitrates d'origine agricole en présence d'écosystèmes ripisylves tampons et illustrons nos résultats analytiques par des simulations numériques.