De la menace à l’outil : modélisation de l’impact du parasitisme en biologie de la conservation

From a threat to a tool : modelling the impact of parasitism in conservation biology

• Auteur / Autrice : Anne Dérédec
• Direction : Franck Courchamp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Écologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunocontraception

Parasitisme

Animaux et plantes nuisibles -- Lutte biologique contre

Modèles mathématiques

Conservation

Mots clés libres

Effet Allee

Résumé

L’érosion actuelle de la biodiversité rend indispensable la compréhension des mécanismes participant au déclin des populations. Les parasites affectant fortement la dynamique de leurs hôtes, leur impact doit être modélisé avec justesse. Impliqué dans de nombreuses extinctions l’effet Allee partage avec le parasitisme des caractéristiques rendant leur effet combiné difficilement prévisible. Afin d’analyser l’impact de l’effet Allee sur une population hôte confrontée à une infection, nous construisons un modèle d’équations différentielles de type SI. L’étude analytique montre que l'effet Allee d’une population hôte peut la protéger de l’invasion de microparasites, mais que si l’infection réussit à se propager, il aggrave les conséquences des parasites sur leurs hôtes. Pour protéger les écosystèmes des espèces nuisibles, une nouvelle méthode est en cours de développement : l’immunocontraception virale. Elle repose sur l’utilisation de virus génétiquement modifiés pour provoquer chez l’hôte une réaction immunitaire le stérilisant. Jusqu’à présent étudiée à partir de modèles asexués, cette méthode ne stérilise pourtant qu’un sexe. Pour estimer la nécessité de prendre en compte cette caractéristique, nous construisons un modèle stochastique individu-centré montrant qu’en général les modèles asexués ne prédisent pas correctement l’impact de cette méthode et soulignant la nécessité de considérer le système d’appariement des espèces ciblées. Ce travail, abordant le parasitisme comme menace et comme outil en biologie de la conservation, suscite une réflexion sur la modélisation et met en lumière l’importance d’une connaissance approfondie des situations biologiques considérées.

The current erosion of biodiversity makes crucial the understanding of the mechanisms involved in population decline. As parasites strongly affect the dynamics of their hosts, their impact needs to be accurately modeled. The Allee effect is implicated in numerous extinction events. It shares common characteristics with parasitism that make their combined effect difficult to predict. To analyse the impact of the Allee effect on a host population facing an infection, we built a simple model of ordinary differential equations of type SI. This model highlights that the Allee effect of a host population can protect it from invasion of microparasits. However, if infection succeeds in spreading, the Allee effect increases the detrimental consequences of parasites on theirhosts. In order to protect ecosystems from pest species, a new method is currently under development : virus-vectored immunocontraception. It consists in genetically modifying viruses so that they would sterilize the target species. This method has been theoretically studied only through asexual models, yet it sterilizes only one sex. In order to estimate the error made by neglecting this characteristic when assessing the control success, we built a stochastic individual based model and ran simulations. We show that asexual models generally fail to predict the impact of this method on pest dynamics and highlight the necessity to take account of the mating system of the target species. Considering parasitism in turn as a tool in conservation biology, this work gives rise to some reflection on modelling and highlights the importance of an in-depth knowledge of the biological situations considered.