Ecologie animale - Montpellier - Soumis à concours

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Réponses à la variabilité spatiale de l’environnement: interactions entre comportement, écophysiologie et dynamique des populations animales.

Déposé le : 15 fevrier 2007
Date de début : 1 septembre 2007

Sujet susceptible d'obtenir une : Allocation Recherche
Une Allocation de Recherche du Ministère est souhaitée. Le travail sera conduit dans le cadre d’un financement ANR Jeune Chercheur et d’un programme de l’Institut Polaire Français (IPEV) dont l'encadrant est responsable. Ceci permettra notamment de couvrir le financement des missions de terrain et des analyses au laboratoire.

Directeur : Thierry BOULINIER
04 67 61 22 45 - 04 67 41 06 16 - Thierry.Boulinier@cefe.cnrs.fr

Correspondant : Thierry Boulinier
0467612245 - 0467412138 - Thierry.Boulinier@cefe.cnrs.fr

Encadrement : Le thésard sera encadré par Thierry BOULINIER et il bénéficiera du contexte d'encadrement de l'équipe 'Ecologie Spatiale des Populations' au sein du Département 'Biologie des Populations' du CEFE.
Une part des travaux impliquera des collaborations directes avec des chercheurs de laboratoires français (Arnaud GREGOIRE, CEFE-CNRS-UM II; Blandine DOLIGEZ, CNRS-Lyon I; Karen McCOY, IRD-CNRS, Montpellier) et étrangers (Torkild TVEERA et Gilles YOCCOZ, NINA/Université de Tromsø, Norvège). Le terrain se déroulera dans l'Arctique Norvégien, sur l'Ile d'Hornøya, où nous travaillons avec nos collègues norvégiens depuis 1998.

Thématique : La prédiction des réponses des populations animales aux changements de l’environnement nécessite de comprendre les processus mis en jeu. Ceci est en particulier le cas pour ce qui est du rôle des interactions entre les comportements de sélection de l’habitat, les réponses phénotypiques induites par les conditions environnementales locales (telles que la présence de parasites) et la dynamique des populations animales. Dans ce contexte, le but de la thèse sera d’explorer dans quelle mesure les interactions phénotype-environnement sont susceptibles d’affecter les stratégies de sélection de l’habitat et de dispersion. Il s’agira en particulier d’examiner si une réponse maternelle induite, telle que la transmission maternelle d’anticorps, est susceptible d’affecter les réponses comportementales des individus face à l’infestation de l’environnement par les parasites et, d’une façon plus générale, la dynamique des interactions hôte-parasite. Le système modèle utilisé impliquera les interactions hôte-parasite entre un oiseau de mer, la Mouette tridactyle (Rissa tridactyla), et la tique Ixodes uriae. Le travail de thèse impliquera de combiner des approches théoriques, expérimentales et observationnelles.

Détail : Deux types de questions seront abordées: Dans quelle mesure les interactions phénotype-environnement sont susceptibles d’affecter les stratégies de sélection de l’habitat et de dispersion ? Dans quelle mesure la transmission maternelle d’anticorps est susceptible d’affecter les réponses comportementales des individus face à l’infestation de l’environnement par les parasites et, d’une façon plus générale, la dynamique des interactions hôte-parasite ? Le travail de thèse bénéficiera de l’expérience de l’équipe d’accueil sur le sujet et d’une combinaison d’approches. Le travail sera conduit dans le cadre d’un financement ANR Jeune Chercheur intitulé: ‘Variabilité spatiale de l’exposition au parasitisme et écologie évolutive d’une réponse maternelle induite: la transmission d’anticorps dans l’œuf’.

Profil recherché: M2 Recherche type BEE - Le candidat devra avoir de solides bases en Ecologie évolutive et en Biologie des populations et devra pouvoir témoigner d’un intérêt particulier pour les interactions hôte-parasite.
Qualités recherchées :
- Goût pour le terrain en conditions arctiques
- Bonne aptitude à l’expérimentation et à l’analyse de données
- Intérêt pour l'utilisation d'approches théoriques
- Bonnes notions d'immunologie et de physiologie et/ou d'ornithologie de terrain
- Goût du travail en équipe et maîtrise de l'anglais

Domaine : Biologie des populations - Ecologie comportementale - Interactions hôte-parasite

Objectif : Le but de la thèse sera d’explorer dans quelle mesure la réponse de populations animales à la variabilité spatiale de leur environnement est amplifiée, ou au contraire amortie, par les réponses phénotypiques des individus à leur environnement local.

Mots clés : Ecologie comportementale et évolutive (Sélection de l’habitat, dispersion, plasticité phénotypique), Ecologie spatiale, Immuno-écologie, Interactions hôte-parasite, Hormone de stress, Dynamique des populations.

Contexte : Lors d’une dégradation de la qualité de l’environnement local, les individus peuvent disperser (i.e. quitter la zone d’habitat où ils sont nés ou se reproduisent pour aller se reproduire ailleurs) et/ou ils peuvent développer une réponse phénotypique induite par les conditions auxquelles ils ont été exposés (par exemple la réponse immunitaire vis-à-vis de parasites auxquels les individus sont exposés; Boulinier et al. 2001). Si certaines de ces stratégies de réponses sont bien connues, leur bilan coût-bénéfice n’est pas évident à faire, notamment si l’on considère que certains phénotypes sont susceptibles d’être plus performants que d’autres dans certaines conditions environnementales (par exemple une meilleure compétitivité d’individus agressifs dans des zones de forte densité; Sutherland 1996).

Les modèles classiques en sélection de l’habitat ont souvent considéré que les individus étaient omniscients sur la qualité relative des zones d’habitat (Distribution Libre Idéale, Distribution Despotique Idéale), or il est clair qu’il existe des contraintes importantes dans l’acquisition de ce type d’information (Boulinier et al., sous presse). Chez des espèces migratrices, l’utilisation de la performance des congénères comme source d’information sur la qualité des habitats de reproduction est par exemple susceptible d’affecter le choix du site de reproduction et donc la dynamique de la distribution des individus dans l’espace (Boulinier & Danchin 1997, Danchin et al. 1998, Boulinier et al. 2002). Par ailleurs, les approches classiques de sélection de l’habitat ont rarement pris en compte l’existence de réponses physiologiques induites par les conditions locales et susceptibles de modifier la performance future d’un individu installé dans un habitat donné (Doligez et al. 2003). Ceci est en particulier le cas d’une réponse maternelle induite telle que la transmission d’anticorps de la mère au jeune, qui peut permettre à une mère ayant été exposée localement à des parasites de transmettre à ses descendants des moyens de lutter contre ces parasites (Gasparini et al. 2001). L’hétérogénéité spatiale de l’exposition au parasitisme procure donc une situation idéale pour explorer ces processus (Holt & Boulinier 2005).

Méthode : Les questions seront abordées en utilisant une approche théorique, ainsi que des approches expérimentales et observationnelles.

- L’approche théorique reposera en particulier sur l’extension d’un modèle que nous avions développé et qui permet d’évaluer la valeur adaptative de stratégies de sélection de l’habitat en prenant en compte la fréquences des stratégies suivis par les individus et les densités d’individus sur les zones d’habitat (Doligez et al. 2003).
- Les approches de terrain concerneront un système empirique relativement simple, constitué par une espèce d’oiseau de mer colonial, la Mouette tridactyle (Rissa tridactyla), exposé à une variabilité spatiale de la qualité de son habitat de reproduction à une échelle spatiale fine (variabilité due notamment aux activités de prédateurs et à l’accumulation locale de parasites). Le suivi d’année en année de la performance de reproduction et du statut physiologique d’individus reproducteurs, débuté en 1998 sur l’île d’Hornøya (Norvège) dans le cadre d’un programme de l’Institut Polaire (IPEV), permettra d’analyser les histoires de capture-recapture des individus dans un contexte spatialisé (Boulinier et al. 2002). Ceci permettra d’estimer les probabilités de transition entre états de différentes classes d’individus (Nichols & Kendall 1995) et ainsi de tester les prédictions découlant des hypothèses sur les réponses des individus aux conditions locales. L’évaluation répétée du statut immunitaire des individus, mais aussi de leur niveau basal d’hormones de stress (corticostérone) permettra d’explorer la plasticité de leur réponse aux conditions locales. Comme lors de travaux précédents de l’équipe encadrante, les manipulations expérimentales sur le terrain pourront impliquer des échanges d’œufs entre nids et zones de reproduction afin de contrôler les effets pré- et post-nataux et l’effort de reproduction des oiseaux (McCoy et al. 2002, Gasparini et al. 2006). Pour ce qui est des analyses immunologiques et endocrinologiques en laboratoire, elles seront réalisées au Service des Marqueurs Génétiques du CEFE (dosages d’anticorps et de corticostérone par méthodes ELISA). Il est à noter que l’équipe encadrante a une bonne expérience de ce type d’analyses (voir par exemple Gasparini et al. 2001 pour l’immunologie) et que la mouette tridactyle constitue un modèle idéal pour ces travaux étant donné les connaissances déjà acquises sur ce type de modèle (Kitaysky et al. 2001, 2003). La prise en compte des profils de réponse immunitaire des individus reposera sur la quantification d’anticorps spécifiques produits contre des parasites naturels, mais aussi suite à une exposition contrôlée à un antigène (vaccin; Staszewski & Boulinier 2004). Enfin, les résultats déjà obtenus sur la structuration génétique des populations de la Mouette tridactyle et de la tique permettront de situer ces travaux dans le contexte spatial des interactions entre ces espèces à des échelles plus larges (McCoy et al. 2005).


Résultat attendu : - L'approche théorique permettra d’explorer les conditions dans lesquelles une hétérogénéité entre individus est susceptible d’affecter la valeur adaptative des stratégies de choix de site de reproduction. Elle permettra aussi de considérer les interactions possibles entre stratégie de dispersion et d’investissement dans une réponse phénotypique induite par les conditions locales.
- Les approches de terrain (analyses de données, observation, expérimentation) permettront notamment de tester si la probabilité de survie et la probabilité de dispersion des individus sont liées à leur performance de reproduction, leur statut physiologique et à des caractéristiques locales de leur site de reproduction l’année précédente (niveau d’infestation parasitaire; performance moyenne des voisins). L’évaluation répétée du statut immunitaire des individus, mais aussi de leur niveau basal d’hormones de stress (corticostérone), permettra d’explorer la plasticité de leur réponse aux conditions locales.

Les résultats attendus auront donc des implications d’ordre fondamental, pour la compréhension des réponses des populations à la variabilité de leur environnement, mais aussi en termes plus appliqués, en biologie de la conservation (conservation des populations subdivisées) et en épidémiologie (immuno-écologie et interactions hôte-parasite en populations naturelles).

Référence biblio : Références de l’encadrant citées :

Boulinier, T. & Danchin, E. 1997. The use of conspecific reproductive success for breeding
patch selection in territorial migratory species. Evolutionary Ecology 11: 505-517.

Boulinier, T., McCoy, K.D. & Sorci, G. 2001. Dispersal and parasitism. In Dispersal. Clobert, J., Danchin, E., Dhondt, A. & Nichols, J.D. (eds). Oxford University Press: 169-179.

Boulinier, T., Yoccoz, N.G., McCoy, K.D., Erikstad, K.E. & Tveraa, T. 2002. Testing the effect of conspecific reproductive success on dispersal and recruitment decisions in a colonial bird: design issues. Journal of Applied Statistics 29: 509-520.

Boulinier, T., Mariette, M., Doligez, B. and Danchin, E. Choosing where to reproduce – breeding habitat selection. In Behavioural ecology: An evolutionary perspective on Behaviour (Danchin, E., Giraldeau, L.-A. & Cézilly, F., eds). Oxford University Press, sous presse.

Danchin, E., Boulinier, T. & Massot, M. 1998. Conspecific reproductive success and breeding habitat selection: implications for the study of coloniality. Ecology 79: 2415-2428.

Doligez, B., Cadet, C., Danchin, E. & Boulinier, T. 2003. When to use public information for breeding habitat selection? The role of environmental predictability and density dependence. Animal Behaviour 66: 973-988.

Gasparini, J., McCoy, K.D., Haussy, C., Tveraa, T. & Boulinier, T. 2001. Induced maternal response to the Lyme disease spirochaete Borrelia burdgorferi sensu lato in a colonial seabird, the Kittiwake Rissa tridactyla. Proceedings of the Royal Society, London B 268: 647-650.

Gasparini, J., Roulin, A., Gill, V., Hatch, S.A. & Boulinier, T. 2006. Kittiwakes strategically reduce investment in replacement clutches. Proceedings of the Royal Society, London B 273: 1551-1554.

Holt, R. & Boulinier, T. 2005. Ecosystem and parasitism: the spatial dimension. In Ecosystem and parasitism. Thomas, F., Renaud, F. & Guegan, J.-F. (eds). Oxford University Press, Oxford : 68-84.

McCoy, K.D., Boulinier, T., Schjørring, S. & Michalakis, Y. 2002. Local adaptation of an ectoparasite Ixodes uriae to its seabird host. Evolutionary Ecology Research 4: 441-456.

McCoy, K.D., Boulinier, T. & Tirard, C. 2005. Comparative host-parasite population structures: disentangling prospecting and dispersal in the Black-legged kittiwake Rissa tridactyla. Molecular Ecology 14: 2825-2838.

Staszewski, V. & Boulinier, T. 2004. Vaccination: a way to address questions in behavioural and population ecology? Trends in Parasitology 20: 17-22.


Autres références citées :

Kitaysky A.S., E.V. Kitaiskaia, J.C. Wingfield, J.F. Piatt. 2001. Dietary restriction causes chronic elevation of corticosterone and enhances stress-response in Red-legged Kittiwake chicks. J Comp Physiol B 171: 701-709.

Kitaysky, A.S., E.V. Kitaiskaia, J.F. Piatt, and J.C. Wingfield. 2003. Benefits and costs of increased corticosterone secretion in seabird chicks. Hormones and Behavior 43: 140-149.

Nichols, J.D., Kendall, W.L. 1995. The use of multi-state capture-recapture models to address questions in evolutionary ecology. Journal of Applied Statistics 22: 835-846.

Nussey, D.H., Wilson, A .J. & Brommer, J.E. 2007. The evolutionary ecology of individual phenotypic plasticity in wild populations. Journal of Evolutionary Biology, on-line early pdf.

Sutherland, W.J. 1996. From individual behaviour to population biology. Oxford University Press, Oxford.