Modélisation de l`influence de la température et de la dureté de l`eau

Modélisation de l’influence de la température et de la dureté de l’eau sur
la croissance du gammare : implication pour le développement d’un test
écotoxicologique in situ
Laboratoires d’accueil : UR Milieux Aquatiques, Ecologie et Pollution (Cemagref) / UMR
5558 Biométrie et Biologie Evolutive (Université Lyon 1)
Encadrant : Romain Coulaud UR Milieux Aquatiques, Ecologie et Pollution (Cemagref) /
UMR 5558 Biométrie et Biologie Evolutive (Université Lyon 1) [email protected]
Niveau et durée : Master 1 ou équivalent, 3 – 6 mois, à partir de janvier 2011
Profil du candidat : biomathématiques, biostatistiques, modélisation, intérêt pour la biologie
des organismes et des populations
Descriptif du stage :
Contexte : Les réglementations nationales et européennes conduisent à multiplier les
évaluations du risque écotoxicologique pour les milieux aquatiques. L’approche qui consiste
à étudier des biomarqueurs (au niveau sub-individuel ou individuel) chez des organismes
sentinelles dans les milieux naturels contaminés est une approche classique en
écotoxicologie. Par contre beaucoup plus rares sont les études qui recherchent les liens
entre ces niveaux et le niveau populationnel sur des bases mécanistes. Ceci fait l’objet d’une
préoccupation centrale de la communauté des écotoxicologues actuellement (Baird et al.
2007, Forbes et al. 2006) pour proposer à la fois des indicateurs interprétables en terme de
relation causale avec la contamination chimique, mais également en terme d’impact sur la
fitness des populations dans les milieux concernés. Le niveau populationnel visé se justifie
par le fait qu’il permet l’intégration des diverses perturbations et qu’il apparaît comme un
niveau d’intérêt dans un cadre de gestion environnementale. Le laboratoire de Biométrie et
Biologie Evolutive (UMR 5558 – Lyon 1) et le laboratoire d’Ecotoxicologie du Cemagref
collaborent depuis une dizaine d’années autour des problématiques de modélisation et de
changement d’échelles. Nous proposons de réaliser le lien entre des marqueurs individuels
(reproduction, croissance, survie) et le niveau populationnel grâce à des modèles matriciels
de type Leslie (Caswell 2001). Pour cela, des suivis de populations (suivis démographiques)
et des encagements in situ d’individus (mesures de traits de vie) ont été réalisés dans deux
rivières de référence afin de caractériser la dynamique de populations non perturbées. Pour
proposer une évaluation au niveau populationnel, les effets observés dans des sites
contaminés sont ensuite projetés dans ces modèles de dynamique de population.
Objectifs : Une des difficultés lors de l’étude de traits de vie tels que la croissance ou la
reproduction est qu’ils sont influencés par des perturbations environmentales mais aussi par
des facteurs abiotiques (température ou dureté de l’eau notamment) qui constituent ainsi des
facteurs confondants pour la lecture des effets toxiques. Ce stage a pour objectif de
modéliser l’influence de différents facteurs abiotiques sur la croissance du gammare
Gammarus fossarum. Pour cela, des expérimentations au laboratoire et in situ ont déjà été
réalisées afin de mesurer i) la croissance de gammares issus de nos deux populations de
référence afin de calibrer nos modèles de dynamique de population ii) la croissance de
gammare issus du laboratoire et utilisés lors des biotests dans des sites contaminés.
Durant ce stage, les objectifs seront : i) de modéliser l’influence de la température et
de la dureté de l’eau sur la croissance pour nos deux populations de référence. ii) de
modéliser l’influence de la température et de la dureté de l’eau sur la croissance de
gammares issus du laboratoire iii) de vérifier la bonne concordance entre les modèles
laboratoires et les encagements in situ afin de valider nos modèles.
Baird, DJ., Brown, SS., Lagadic, L., Liess, M., Maltby, L. and al. (2007) In situ-based effects measures: determining the ecological relevance of measured responses.
Integrated Environmental Assessment and Management 3(2): 259-267.
Caswell, H. (2001) Matrix Population Models: Construction, Analysis, and Interpretation, Second Edition Hal Caswell, Woods Hole Oceanographic Institution.
Forbes VE, Palmqvist A, Bach L (2006) The use and misuse of biomarkers in ecotoxicology. Environmental Toxicology And Chemistry 25(1): 272-280.