Dynamiques éco-évolutives de la densité-dépendance au sein des fronts d’expansion poussés

Président/te du jury :                      

 Rapporteurs/trices :                   

• Benoit Facon, DR, Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (CBGP), Université de Montpellier, Montferrier sur Lez, France 
• François Massol, DR, Centre d’Infection et d’Immmunité de Lille (CIIL), Université de Lille, Lille, France   
   

Examinateurs/trices :

• Ellyn Bitume, CR, USDA Forest Service, PSW, Institute of Pacific Islands Forestry, Hilo, Hawaii
• Benjamin L. Phillips, PR, Spatial Ecology and Evolution Lab (SpELL), Curtin University, Perth, Western Australia

Directeur/trice de Thèse :

• Dr. Elodie Vercken, Institut Sophia Agrobiotech, Sophia Antipolis CEDEX, France

Résumé :

La densité de population, c’est-à-dire le nombre d’individus présents dans un espace donné, a une grande influence sur les performances des individus et populations. La présence générale de densité-dépendance et de traits densité-dépendants au sein de l’arbre du vivant fait qu’il est important d’en savoir plus sur comment cette densité-dépendance peut évoluer et influencer les dynamiques de populations. Quand une population se propage dans l’espace, la densité de population peut dramatiquement varier sur une courte échelle spatiale, allant d’un cœur déjà occupé et parfois densément peuplé, aux zones vides au-delà du bord de l’expansion. Dans ce contexte, comprendre comment les traits liés à la dispersion répondent à la densité est essentiel car cela pourrait potentiellement changer les dynamiques écologiques et évolutives le long d’une expansion. Notamment, la densité-dépendance positive au niveau de la dispersion (ou du taux de croissance de la population) peut générer des expansions dites « poussées », où les individus provenant de populations éloignées du front sont la force motrice de l’expansion. Ces dynamiques sont comparées à des expansions plus « tirées » pour lesquelles la propagation est dirigée par les individus au bord du front d’expansion. Beaucoup d’études sur ce continuum tiré/poussé ignorent la possibilité d’une évolution de la densité-dépendance positive, mais aussi comment les traits générant cette densité-dépendance peuvent être corrélés, entre eux ou à d’autres traits. Au cours de cette thèse, j’ai combiné expansions expérimentales et simulées afin d’explorer comment l’évolution de traits d’histoire de vie corrélés et densité-dépendants peuvent influencer les dynamiques éco-évolutives d’un point de vue tiré/poussé. Tout d’abord, j’ai démontré que pour différentes espèces de trichogrammes, des micro-hyménoptères parasitoïdes, la position sur l’axe d’histoire de vie dit du Train-de-Vie (ou Pace-of-Life en anglais) était partiellement corrélée avec le statut poussé ou tiré d’une expansion, l’espèce plus « lente » générant des expansions plus poussées. Ensuite, à l’aide de Modèles Individus-Centrés, j’ai trouvé, contrairement à mes hypothèses, que la force de la corrélation entre traits d’histoire de vie n’influence pas de façon significative les dynamiques tirées/poussées globales. Cependant, les coûts de la dispersion peuvent remodeler de façon marquée la relation entre la diversité génétique et la densité-dépendance, un lien clé au sein des dynamiques poussées. Enfin, de nouveau à l’aide d’expansions simulées, j’ai tenté de construire des modèles prédictifs pour inférer des paramètres clés d’expansions poussées, à partir d’un ensemble de métriques basées sur la génétique ou la démographie des populations. Ces métriques seraient facilement récupérables sur le terrain ou à partir de jeux de données empiriques. Notre première preuve de concept présente des résultats encourageants, avec des modèles ayant de bonnes performances pour prédire la présence de densité-dépendance positive sur la dispersion ou une mesure spatiale de la diversité génétique neutre. Globalement, cette thèse démontre l’importance d’inclure l’évolution des traits densité-dépendants au sein des études sur les expansions biologiques tirées versus poussées, car cela pourrait amener à des changements de dynamiques tirées/poussées ; l’histoire (co-)évolutive semble aussi avoir un effet sur le statut poussé ou tiré d’une expansion, ce qui n’est pas le cas pour la structure de la corrélation. Des indications de trajectoires évolutives divergentes entre les expansions poussées générées par de la densité-dépendance positive sur la dispersion ou la croissance de la population ouvre la porte à de futures études sur l’évolution des expansions biologiques, et comment inclure cette évolution afin de réaliser de meilleures prédictions sur des scénarios d’expansions réelles.

Mots Clefs :

Biologie des populations ; Ecologie ; Evolution ; Modélisation

Le séminaire pourra également être suivi en VISIOCONFERENCE :

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