Modélisation des interactions trophiques impliquant des transferts de contaminants biologiques et chimiques. Application à Echinococcus multilocularis et aux éléments traces métalliques.

Résumé : La structure et l'intensité des interactions ressources-consommateurs qui forment les réseaux trophiques régulent une très grande partie des transferts de biomasse mais aussi de contaminants biologiques et chimiques dans les écosystèmes. L’objectif de la thèse est de développer des modèles permettant d’étudier les mécanismes de transport des contaminants et d’évaluer ainsi d’une part la dynamique des maladies infectieuses et des pollutions chimiques, et d’autre part les réponses des réseaux trophiques soumis à ces contaminations. La modélisation des interactions trophiques multi-proies (multi-species functional response : MSFR) ajustée à des données de prédation du renard roux et de la chouette effraie sur des communautés de micromammifères a montré que le changement des préférences alimentaires est une propriété importante ayant deux composantes : l'une en réponse au changement des fréquences relatives des proies, et l'autre en réponse au changement de la densité totale de la communauté des proies. Cela suggère que le prédateur a une image d’ensemble de la communauté des proies, et que ses choix résultent d’un compromis entre la quantité et l'accessibilité des proies disponibles. Les variations de prédation ont des conséquences sur le transfert des contaminants dans les réseaux trophiques. En intégrant les MSFR à la modélisation des dynamiques éco-épidémiologiques du cestode Echinococcus multilocularis (parasite transmis par voie trophique : TTP) entre le renard roux (hôte définitif) et les campagnols des champs et terrestres (hôtes intermédiaires), nous avons identifié et caractérisé les mécanismes de dilution et d’amplification de la transmission du parasite en fonction de la biodiversité des hôtes intermédiaires. Plus particulièrement, la modélisation a permis d’analyser la sensibilité des paramètres des MSFR et des compétences des hôtes sur les risques épidémiques, ainsi que de révéler des mécanismes de dilution densité-dépendants. Nous avons aussi étudié la réponse à une contamination chimique des chaînes trophiques incluant des micromammifères situés à des niveaux trophiques différents (herbivores, omnivores et insectivores) et un top-prédateur (chouette effraie). Le modèle couplant les dynamiques des populations et des concentrations en cadmium (Cd) dans ces populations a permis de caractériser les changements de stabilité des équilibres (les bifurcations) des couples proies-prédateurs en fonction des concentrations de Cd dans le sol et d’autres stresseurs affectant les ressources des proies ou la mortalité du prédateur. L’étude montre ainsi que l’augmentation des ressources, et/ou une diminution de la mortalité des prédateurs, impliquent une déstabilisation des populations qui peut être contrebalancée par l’effet du contaminant sur les populations. Aussi, la contamination combinée à l’augmentation des ressources des proies et une mortalité moyenne des prédateurs peuvent conduire à des zones de bistabilité propices aux basculements soudains de l’état du système, allant d’une coexistence proies-prédateurs à l’extinction des prédateurs. À l’issue de ces travaux, une quatrième étape de la thèse a été d’intégrer les interactions trophiques, les dynamiques des parasites et les impacts des pollutions dans des méta-écosystèmes (i.e. avec dispersions d’individus entre écosystèmes). En utilisant la théorie des matrices aléatoires nous avons établi des mesures des risques d’émergence de parasites que nous avons évalués en fonction des perturbations extérieures. L’étude a ainsi montré que ces perturbations augmentent les risques épidémiques, mais que ces risques pouvaient être réduits par la dispersion des individus (sains et infectés) sous certaines conditions qui sont, par exemple pour les TTP, un nombre d’espèces plus grand que le nombre d’écosystèmes connectés, et un taux de virulence plus faible que le taux de contagion. Ainsi, dans un contexte planétaire d’augmentation des pressions anthropiques sur les écosystèmes, cette thèse de modélisation apporte un ensemble d’outils et de développements conceptuels permettant d’analyser quantitativement et qualitativement les transferts et les impacts des contaminants sur les écosystèmes.
Type de document :
Thèse
Ecologie, Environnement. Université Bourgone Franche-Comté; UMR CNRS 6249 Chrono-environnement, 2016. Français
Liste complète des métadonnées

https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01421477
Contributeur : Virgile Baudrot <>
Soumis le : jeudi 22 décembre 2016 - 14:09:03
Dernière modification le : vendredi 23 février 2018 - 12:18:06
Document(s) archivé(s) le : mardi 21 mars 2017 - 12:21:44

Identifiants

  • HAL Id : tel-01421477, version 1

Citation

Virgile Baudrot. Modélisation des interactions trophiques impliquant des transferts de contaminants biologiques et chimiques. Application à Echinococcus multilocularis et aux éléments traces métalliques.. Ecologie, Environnement. Université Bourgone Franche-Comté; UMR CNRS 6249 Chrono-environnement, 2016. Français. 〈tel-01421477〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

169

Téléchargements de fichiers

226