Sujet de Master 2 Recherche : "Rôle des structures

Sujet de Master 2 Recherche :
"Rôle des structures arborescentes des réseaux hydrographiques dans la dynamique et
génétique des populations piscicoles"
Co-encadrement assuré par l’INRA et le CNRS
Contacts :
- Jacques Labonne, UMR ECOBIOP INRA, 05 59 51 59 85 ou [email protected]
- Cédric Gaucherel, CNRS CEREGE, [email protected]
- Virginie Ravigné, UMR ECOBIOP INRA, [email protected]
Site web : http://www.st-pee.inra.fr
Date de début de stage envisagée : février 2006
Contexte
La Directive Cadre sur l’Eau émise par la commission européenne fixe aux états membres de
l’union d’atteindre un bon état écologique des eaux de surface pour l’horizon 2015. Parmi les
critères utilisés pour évaluer cet état figurent la restauration de la continuité des rivières et le
bon fonctionnement des populations de poissons.
Les populations de poissons d’eau courante évoluent dans des écosystèmes dont la structure
spatiale peut être considérée comme arborescente. La diversité en forme, taille et complexité
des réseaux hydrographiques conditionne probablement des mécanismes majeurs en écologie
comme la connectivité, la dispersion et la panmixie génétique. De plus, la fragmentation
anthropique de ces écosystèmes est susceptible de compliquer le fonctionnement des
populations de poissons.
En terme de gestion de populations, il existe de nombreux travaux sur la dynamique des
populations de poissons d’eau courante réalisés dans des bassins versants souvent très
différents. Ces hétérogénéités limitent fortement les comparaisons possibles entre ces travaux,
et rendent difficile toute généralisation des critères de bon fonctionnement des populations.
En effet, une partie des différences inexpliquées en terme de productivité et de
fonctionnement des populations piscicoles pourrait notamment résider dans la structure du
réseau hydrographique de chaque bassin.
Il est donc urgent de mener une étude théorique sur le rôle (et l’influence) de ces structures
spatiales sur le fonctionnement des populations piscicoles.
Objectifs du Master
A l’aide d’outil de modélisation (approche spatialisée, de type métapopulation et individu-
centrée), nous souhaitons générer des réseaux hydrographiques réalistes, caractérisés par une
mesure de leur « complexité » (longueur de linéaire, longueur de branches, taux de

ramification, entropie du réseau, etc.). La première tache du candidat consistera donc à
analyser un panel de réseaux hydrographiques et d’en proposer certaines mesures (métriques)
pertinentes pour une modélisation ultérieure des populations de poissons en leur sein. On
pourra exploiter dans ce but des indicateurs classiques ou plus originaux, comme ceux issus
de la théorie des graphes et du traitement d’image. A partir de ces espaces caractérisés, il est
possible de simuler la dynamique de population théorique avec un fonctionnement simple
(modèle de type métapopulationnel, occupation et extinction de groupements d’individus
accueillis par des taches / branches du réseau hydrographique), ou prenant mieux en compte
les déplacements et interactions entre individus (modèle individu-centré pour étudier l’impact
sur la diversité génétique). Les modèles dynamiques devront rester volontairement simplifiés
afin de conserver un caractère général. Une telle modélisation testée sur différents espaces
permettra finalement de quantifier le rôle de la structure de cet espace sur la dynamique de la
population (sa pérennité, sa distribution spatiale…).
Résultats attendus
Les résultats principaux devront exprimer la probable relation entre probabilité d’extinction
ou taux d’occupation de l’espace et la complexité des structures hydrographiques.
Parallèlement, on attend des résultats permettant de mieux comprendre la dynamique de la
structuration génétique dans ces réseaux (vitesse de la dérive, isolation génétique).
Profil du candidat
Les étudiants des filières biologie, bio-mathématique, ou bio-informatique peuvent
correspondre au profil. Une culture générale sur la modélisation en écologie et sur la biologie
des populations (dynamique et génétique) serait souhaitable. Le candidat, qui sera accueilli
dans une équipe de l’INRA maîtrisant bien ces questions de dynamique de population
aquatiques, sera aussi appuyé techniquement au niveau du développement et de l’exploitation
des modèles concernés.