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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

M1

par Stéphane Dray - 18 novembre 2010

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) romain.coulaud@cemagref.fr

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 environnementales 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.