Titre: Quels sont les effets de la propagation d'une espèce sur sa diversité génétique ?

par Pierre Lafontaine

Projet de thèse en Mathématiques Appliquées

Sous la direction de Dorin Bucur et de Jimmy Garnier.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Mathématiques, Sciences et technologies de l'information, Informatique , en partenariat avec Laboratoire de mathématiques (laboratoire) depuis le 31-12-2016 .


  • Résumé

    Ce sujet sera encadré par Jimmy GARNIER (LAMA)chargé de recherche CNRS non encore HDR . Titre: Quels sont les effets de la propagation d'une espèce sur sa diversité génétique ? Développement : Ces dernières années ont vu croître le nombre d'invasions biologiques ainsi que le nombre de déplacements d'espèces dus au changement climatique . De nombreuses études se sont d'abord focalisées sur la vitesse de propagation qui est une des composantes caractéristiques essentielles d'une population en expansion .De plus de nombreuses études ont montré que l'expansion d'aire de répartition d'une espèce a des conséquences importantes sur sa diversité . La majorité des études théoriques et expérimentales sur les phénomènes d'expansion se sont concentrées sur la propagation dans des environnements homogènes. Dans ce contexte J.Garnier et al.(2012)ont développé un cadre théorique robuste et général permettant d'étudier les conséquences génétiques de l'expansion d'aire de répartition d'une espèce . Leur approche permet de caractériser plus finement les fronts de colonisation apparaissant dans les phénomènes d'expansion .En supposant qu'un tel front est composé de plusieurs fractions , leur approche consiste à étudier la dynamique spatio-temporelle de chacune des fractions . Cela permet de décrire la dynamique de la "structure interne " du front et de comprendre l'évolution de la diversité génétique . Ce cadre théorique a été développé pour des modèles de réaction-diffusion en milieu homogène . Les travaux en dynamique des populations se sont intéressés aux effets de ces hétérogénéités spatiales sur la capacité d'invasion des espèces et la vitesse de propagation des espèces dans de tels environnements ; Les travaux en génétique au contraire s'intéressent aux effets des hétérogénéités spatiales sur la composition génétique de la population au fur et à mesure de sa propagation . Des études ont notamment exploré les effets de capacité d'accueil de l'environnement variable en espace , d'un environnement fragmenté , d'un passage de corridor ou d'obstacles . Au cours de cette thèse nous nous proposons d'explorer à l'aide des approches développées de J.Garnier et al.(2012) ces questions d'un point de vue plus mathématique et numérique . Dans un premier temps , il pourrait être intéressant de se concentrer sur les effets d'obstacles sur la diversité génétique d'une population en expansion . Les travaux théoriques de Berestycki et Hamel(2009) ont déjà décrit les propriétés mathématiques de fronts de propagation dans les milieux avec obstacles . Ceci permettra de modéliser la propagation d'espèces dans un tel environnement ; ensuite une étude plus récente de Möbius et al.(2015) nous offrent des perspectives sur l'effet de ces obstacles sur la diversité génétique . De manière un peu similaire , on pourra s'intéresser au passage de corridors en se basant notamment sur les études de Chapuisat et Grenier (2005) , de Berestyckiet al.(2016)et de Burton et Travis (2008).

  • Titre traduit

    What are the effects of the spread of a species on its genetic diversity


  • Résumé

    This topic will be framed by Jimmy Garnier (LAMA) CNRS researcher not yet HDR. Title: What are the effects of the spread of a species on genetic diversity? Development: Recent years have seen grow the number of biological invasions and the number of movements of species due to climate change. Many studies have initially focused on the propagation speed is an essential characteristic components of an expanding population .From more numerous studies have shown that the range expansion of a species has significant impact on diversity. The majority of theoretical and experimental studies on the phenomena of expansion focused on the spread in homogeneous environments. In this context J.Garnier et al. (2012) developed a robust and general theoretical framework for studying the genetic consequences of range expansion of a species. Their approach allows to characterize more finely colonization fronts .In appearing in the expansion phenomena assuming that such front is composed of several fractions, their approach is to study the spatial and temporal dynamics of each of the fractions. This will describe the dynamics of the "internal structure" of the forehead and to understand the evolution of genetic diversity. This framework was developed for reaction-diffusion models in homogeneous medium. The work in population dynamics were interested in the effects of spatial heterogeneity on species invasion capacity and species propagation speed in such environments; Work on genetic rather interested in the effects of spatial heterogeneity on the genetic composition of the population as and when it propagates. Studies have explored the effects of particular capacity of the environment variable in space, a fragmented environment, a corridor or passage of obstacles. In this thesis we propose to explore with the developed approaches J.Garnier et al. (2012) these issues from a more mathematical and numerical point of view. First, it could be interesting to focus on the obstacles effects on the genetic diversity of an expanding population. The theoretical work of Berestycki and Hamel (2009) already described the mathematical properties of front propagation in environments with obstacles. This will model the propagation of species in such an environment; then a more recent study Möbius et al. (2015) offer us insights into the impact of these barriers on genetic diversity. Somewhat similarly, we can be interested in the passage corridors based on studies including Chapuisat and Grenier (2005), al. Berestyckiet (2016) and Burton and Travis (2008).