Utilisation conjointe de graphes génétiques et paysagers pour l’analyse de la connectivité écologique des habitats

Début de thèse : octobre 2017

Financement : Thèse CIFRE, entreprise ARP-Astrance, Paris

Encadrants : Jean-Christophe Foltête (directeur, HDR), UMR TheMA, Besançon ; Stéphane Garnier (codirecteur), UMR Biogéosciences, Dijon ; Hervé Moal (encadrement opérationnel), directeur innovation et partenariats, ARP-Astrance

Soutenue le 7 décembre 2021

À télécharger : le tapuscrit – annexes A : articles – annexes B : méthodes d’analyse statistique

Résumé

La connectivité écologique des habitats est nécessaire aux processus écologiques assurant le maintien de la biodiversité. Des méthodes ont donc été développées pour la modéliser afin de comprendre précisément son influence et d’orienter les mesures de conservation de la biodiversité. Parmi ces méthodes, les graphes paysagers modélisent un réseau d’habitat sous la forme d’un ensemble de taches d’habitat (nœuds) reliées par des chemins de dispersion potentiels (liens). La validité écologique de ces outils nécessitait néanmoins d’être évaluée à l’aide de données reflétant les réponses biologiques des populations à la connectivité de leurs habitats. Les données génétiques permettent cette validation car la structure génétique des populations dépend notamment des flux génétiques entre leurs taches d’habitat. La structure génétique peut également être modélisée par un graphe génétique dont les nœuds correspondent à des populations et dont les liens sont pondérés par le degré de différenciation génétique entre populations.

L’objectif de cette thèse était d’utiliser conjointement des graphes génétiques et paysagers pour (i) évaluer la validité écologique des graphes paysagers et (ii) améliorer notre compréhension de la relation entre connectivité et structure génétique. Après avoir identifié les méthodes de construction et d’analyse des graphes génétiques les plus adaptées à chaque contexte et développé un outil informatique permettant l’utilisation conjointe des graphes génétiques et paysagers, nous les avons comparés dans le cadre de deux études empiriques. Elles ont permis (i) d’évaluer l’influence respective des différentes composantes de la connectivité des habitats sur la diversité et la différenciation génétiques et (ii) de confirmer la validité écologique des graphes paysagers. Nous avons ensuite montré que l’intégration de variables associées à la fois aux nœuds et aux liens de ces deux types de graphes améliorait l’estimation de l’influence des éléments du paysage sur la connectivité. Les méthodes développées dans cette thèse pourraient trouver d’autres applications dans ce champ d’étude comme dans d’autres. Nous espérons que les résultats de cette thèse et l’outil informatique développé y contribueront.

Mots-clés

graphes, paysage, génétique, écologie, réseaux

Comité de suivi de thèse

Marie-Josée Fortin, University of Toronto
Eve Afonso, UMR Chrono-environnement
Catherine Labruère, Mathematics Institute of Burgundy
Aurélie Khimoun, UMR Biogéosciences, Dijon
Gilles Vuidel, UMR TheMA

Jury

Stéphanie Manel, UMR CEFE, Montpellier, rapporteure
Eric Petit, UMR ESE, Rennes, rapporteur
Laurence Després, université Grenoble Alpes, UMR LECA, Grenoble, examinatrice
Laurent Bergès, UR LESSEM, Saint-Martin-d’Hères, examinateur
Jean-Christophe Foltête, université Bourgogne Franche-Comté, UMR ThéMA, Besançon, directeur de thèse
Stéphane Garnier, maître de conférences, université Bourgogne Franche-Comté, UMR Biogéosciences, Dijon, codirecteur de thèse
Hervé Moal, ARP-Astrance, Paris, membre invité

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Utilisation conjointe de graphes génétiques et paysagers pour l’analyse de la connectivité écologique des habitats

Début de thèse : octobre 2017

Financement : Thèse CIFRE, entreprise ARP-Astrance, Paris

Encadrants : Jean-Christophe Foltête (directeur, HDR), UMR TheMA, Besançon ; Stéphane Garnier (codirecteur), UMR Biogéosciences, Dijon ; Hervé Moal (encadrement opérationnel), directeur innovation et partenariats, ARP-Astrance

Soutenue le 7 décembre 2021

À télécharger : le tapuscrit - annexes A : articles - annexes B : méthodes d'analyse statistique

 

Résumé

La connectivité écologique des habitats est nécessaire aux processus écologiques assurant le maintien de la biodiversité. Des méthodes ont donc été développées pour la modéliser afin de comprendre précisément son influence et d’orienter les mesures de conservation de la biodiversité. Parmi ces méthodes, les graphes paysagers modélisent un réseau d’habitat sous la forme d’un ensemble de taches d’habitat (nœuds) reliées par des chemins de dispersion potentiels (liens). La validité écologique de ces outils nécessitait néanmoins d’être évaluée à l’aide de données reflétant les réponses biologiques des populations à la connectivité de leurs habitats. Les données génétiques permettent cette validation car la structure génétique des populations dépend notamment des flux génétiques entre leurs taches d’habitat. La structure génétique peut également être modélisée par un graphe génétique dont les nœuds correspondent à des populations et dont les liens sont pondérés par le degré de différenciation génétique entre populations.

L’objectif de cette thèse était d’utiliser conjointement des graphes génétiques et paysagers pour (i) évaluer la validité écologique des graphes paysagers et (ii) améliorer notre compréhension de la relation entre connectivité et structure génétique. Après avoir identifié les méthodes de construction et d’analyse des graphes génétiques les plus adaptées à chaque contexte et développé un outil informatique permettant l’utilisation conjointe des graphes génétiques et paysagers, nous les avons comparés dans le cadre de deux études empiriques. Elles ont permis (i) d’évaluer l’influence respective des différentes composantes de la connectivité des habitats sur la diversité et la différenciation génétiques et (ii) de confirmer la validité écologique des graphes paysagers. Nous avons ensuite montré que l’intégration de variables associées à la fois aux nœuds et aux liens de ces deux types de graphes améliorait l’estimation de l’influence des éléments du paysage sur la connectivité. Les méthodes développées dans cette thèse pourraient trouver d’autres applications dans ce champ d’étude comme dans d’autres. Nous espérons que les résultats de cette thèse et l’outil informatique développé y contribueront.

 

Mots-clés

graphes, paysage, génétique, écologie, réseaux

 

Comité de suivi de thèse

Marie-Josée Fortin, University of Toronto
Eve Afonso, UMR Chrono-environnement
Catherine Labruère, Mathematics Institute of Burgundy
Aurélie Khimoun, UMR Biogéosciences, Dijon
Gilles Vuidel, UMR TheMA

 

Jury

Stéphanie Manel, UMR CEFE, Montpellier, rapporteure
Eric Petit, UMR ESE, Rennes, rapporteur
Laurence Després, université Grenoble Alpes, UMR LECA, Grenoble, examinatrice
Laurent Bergès, UR LESSEM, Saint-Martin-d’Hères, examinateur
Jean-Christophe Foltête, université Bourgogne Franche-Comté, UMR ThéMA, Besançon, directeur de thèse
Stéphane Garnier, maître de conférences, université Bourgogne Franche-Comté, UMR Biogéosciences, Dijon, codirecteur de thèse
Hervé Moal, ARP-Astrance, Paris, membre invité

extrait:

lien_externe:

titre:

Utilisation conjointe de graphes génétiques et paysagers pour l’analyse de la connectivité écologique des habitats

date_de_debut:

octobre 2017

titre_these:

Modalités d'utilisation conjointe des graphes génétiques et paysagers pour l'analyse de la connectivité écologique

date_de_debut_these:

octobre 2017

nom:

Savary

date_de_debut_these_numerique:

201710

date_de_soutenance_these:

7 décembre 2021

date_de_fin_these_numerique:

20211207