Rapport Scientifique UMR 7625 - Ecologie & Evolution - Université ...

Les dynamiques écologiques et évolutives des communautés d’espèces en interaction sont
profondément influencées par la structure spatiale et temporelle de leur environnement. En
connexion avec le thème précédent, nous entreprenons l’étude des dynamiques éco-évolutives
des communautés marines en milieu turbulent, dont on mesure encore très mal, en partie faute
d’un cadre théorique approprié, la structure et la dynamique de la diversité génétique et
spécifique.
Notre approche mathématique générale se fonde sur l’intégration d’un modèle écologique
standard de type NPZ, d’un modèle de variabilité génétique et de sélection faibles (hypothèse
des dynamiques adaptatives) sur des caractères écologiques (taille, métabolisme, mobilité) et
d’un modèle de fluide turbulent. Depuis peu, les données satellite haute résolution (SeaWiFS,
jusqu'à 1 km) et les mesures détaillées in situ (collectées par gliders) et in vitro, permettent une
intégration écologique des communautés planktoniques depuis l’échelle d’un microréacteur
jusqu’à celle des macrostructures océaniques. Nous tirerons partie de la disponibilité de ces
nouvelles bases de données pour tester nos prédictions générales relatives à l'importance des
phénomènes de transport passif en milieu turbulent sur la dynamique et la structure de la
diversité génétique et spécifique des communautés marines. Nous utiliserons une approche
lagrangienne pour analyser les phénomènes de fragmentation dans les populations
planktoniques en phase de bloom. Ces travaux feront l’objet de collaborations avec l’équipe de
Chris BOWLER au Département de Biologie de l’ENS, plusieurs équipes du Département
Terre-Atmosphère-Océan de l’ENS (y compris le CERES dirigé par Michaël GHIL), et
Antonello PROVENZALE (CNR, Turin), régulièrement accueilli à l’ENS en tant que professeur
invité.
• Epidémiologie éco-évolutive : théorie, observation, expérimentation
(Bernard CAZELLES, Minus VAN BAALEN, Frantz DEPAULIS)
En matière d’épidémiologie mathématique, l’équipe EEM fera porter ses efforts sur
l’intégration des niveaux écologiques (démographie, processus de transmission, dynamiques
populationnelles) et évolutionnaires (diversité génétique, structure et dynamique des pressions
de sélection) dans l’étude de la dynamique des systèmes hôtes-pathogènes. La confrontation
modèles-observations tirera partie des bases de données gérées dans le cadre du projet ANR
BIOSCOPE auquel l’équipe est associée, ainsi que d’autres bases de données de l’INSERM. Nos
approches éco-évolutives nouvelles, développées dans le cadre de la thèse de Sébastien
BALLESTEROS, seront appliquées au cas des épidémies de grippe humaine, puis déclinées sur
d’autres maladies à vecteur comme la dengue (bases de données de Thaïlande et du Brésil).
Trois projets pourraient se voir concrétisés par de nouveaux contrats :
+ Un projet INRIA « Epidémiologie Mathématique » auquel l’équipe EEM est associée comme
partenaire (coordinateur principal : Gauthier SALLE, Université de Nancy-INRIA).
+ Un projet ANR sur la mise au point et les applications de méthodes bayésiennes. L’objectif
essentiel ici (qui dépasse d’ailleurs le cadre de l’éco-évolution des systèmes hôtes-pathogènes)
est de développer des méthodes statistiques qui fournissent des estimateurs de paramètres
temporellement variables d’un système écologique en environnement changeant. Dans ce but,
nous nous intéresserons tout particulièrement aux méthodes bayésiennes telles que le filtrage
particulaire et les développements récents des filtres de Kalman. Un sous produit de ces
travaux pourrait être la mise à la disposition de la communauté de nouveaux logiciels de
traitement de données, dont la portée pourrait atteindre la séparation des contributions directes
et indirectes de facteurs écologiques et de facteurs évolutionnaires dans la dynamique d’un
signal écologique.
+ Un projet collaboratif France-Brésil, dédié à l’intégration d’une perspective évolutionnaire
dans les modèles de synchronisation de populations, appliqués à l’analyse des dynamiques des
maladies transmissibles à vecteurs.
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