MONOD-BROCA Benjamin
Doctorant : E2C
Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
3 rue Raphaël Dubois
F-69622 Villeurbanne Cedex FRANCE
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Mon sujet de thèse porte sur la résilience démographique et le potentiel adaptatif des populations de Sonneur à ventre jaune (Bombina variegata) face aux effets synergiques de l’anthropisation et du changement climatique.
L’anthropisation, définie comme un changement d’usage des terres (par conversion ou changement de pratiques) est la première cause d’effondrement de la biodiversité à l’échelle mondiale. Face à cette pression d’anthropisation, une large majorité d’espèces sont incapables de se maintenir et disparaissent. Cependant, certaines espèces parviennent à s’accommoder d’habitats anthropisés et leurs populations survivent ; le filtrage entre les espèces qui disparaissent et celles qui subsistent se fait principalement selon leur écologie et leurs traits d’histoire de vie. Afin de comprendre quels traits permettent aux populations de certaines espèces de se maintenir, des études intraspécifiques portant sur ces espèces le long de gradients d’anthropisation sont nécessaires. De cette façon, il devient possible de mettre en évidence les traits et les mécanismes à l’œuvre dans le maintien de populations en contexte anthropisé.
Le Sonneur à ventre jaune (Bombina variegata) est une espèce d’amphibien présente dans une grande variété d’habitats, incluant des habitats naturels (en périphérie de systèmes rivulaires) et des habitats anthropisés (forêts exploitées, carrières, prairies pâturées, autres milieux agricoles). Il se reproduit dans des points d’eau temporaires, caractérisés par une grande stabilité temporelle en habitat naturel (vasques rocheuses) et une grande instabilité en milieu anthropisé (ornières).
Durant mon stage de Master 2, j’ai pu prendre part à des analyses de traits d’histoire de vie du Sonneur le long d’un gradient d’anthropisation. En compilant les données de suivi par capture-marquage-recapture (CMR) de 67 populations en Europe de l’Ouest, nous avons pu estimer des taux démographiques pour chaque population (survie, recrutement, accroissement, temps de génération) et les comparer entre les habitats naturels et anthropisés. Les résultats (Cayuela et al. 2022) montrent une baisse de survie en contexte anthropisé, liée aux activités humaines ; cette baisse de survie est compensée par une augmentation du taux de recrutement, ce qui permet de maintenir un taux d’accroissement similaire dans les deux types d’habitat. Cela mène à une accélération du rythme de vie, visible par un temps de génération plus court dans les habitats anthropisés.
Ma thèse s’articulera autour de deux axes, le premier concernant la biodémographie. Dans un contexte de changement climatique, il est attendu que les réponses démographiques des populations de Sonneur face à une augmentation de la stochasticité environnementale (évènements extrêmes) soient différentes selon le contexte (naturel ou anthropisé) dans lequel elles se trouvent, notamment au regard des variations de taux démographiques mis en évidence entre les deux habitats. J’utiliserai donc des approches de modélisation (Capdevila et al. 2020) pour évaluer la résilience démographique des populations selon le degré d’anthropisation. En parallèle, j’examinerai également les effets interactifs entre l’anthropisation et le climat sur les taux démographiques en associant des modèles de CMR aux variations climatiques.
Le deuxième axe de ma thèse concerne des aspects génomiques. Ainsi, en tirant parti d’un échantillonnage génétique couvrant 185 populations de Sonneurs en Europe de l’Ouest, je chercherai en premier lieu à déterminer si les adaptations biodémographiques à l’anthropisation mises en évidence lors de mon stage de M2 comportent des bases génétiques. Pour ce faire, je rechercherai des signaux d’adaptation à l’anthropisation à l’échelle du génome, qui pourront être alignés sur un génome de référence afin de les lier à des fonctions biologiques potentielles. Ces données génomiques seront ensuite utilisées pour identifier des signaux d’adaptation au climat, en évaluant le degré de parallélisme le long de gradients climatiques. Cela consiste à comparer le degré de similitude des signaux d’adaptation dans des populations a priori indépendantes, ce qui permet de déterminer à quel point les mêmes adaptations phénotypiques sont issues des mêmes bases génétiques.
My thesis focuses on the demographic resilience and adaptive potential of Yellow-bellied Toad (Bombina variegata) populations in the face of the synergistic effects of anthropization and climate change.
Anthropization, defined as a change in land use (through conversion or changes in practices), is the leading cause of biodiversity loss worldwide. Faced with this anthropization pressure, a large majority of species are unable to survive and disappear. However, some species manage to cope with anthropized habitats and their populations persist; the filtering between species that disappear and those that survive is mainly based on their ecology and life-history traits. In order to understand which traits enable populations of certain species to maintain themselves, intraspecific studies of these species along anthropization gradients are necessary. It then becomes possible to highlight the traits and mechanisms at work in maintaining populations in an anthropized context.
The Yellow-bellied Toad (Bombina variegata) is an amphibian species found in a wide variety of habitats, including natural habitats (alongside river systems) and anthropized habitats (logged forests, quarries, grazed meadows, other agricultural environments). It breeds in temporary water pools, characterized by high temporal stability in natural habitats (rock pools) and high instability in anthropized habitats (ruts).
During my Master 2 internship, I took part in life history trait analyses of the Yellow-bellied Toad along an anthropization gradient. By compiling capture-mark-recapture (CMR) monitoring data from 67 populations in Western Europe, we were able to estimate demographic rates for each population (survival, recruitment, population growth rate, generation time) and compare them between natural and anthropogenic habitats. The results (Cayuela et al. 2022) show a drop in survival in an anthropized context, linked to human activities; this drop in survival is compensated by an increase in recruitment rate, which maintains a similar rate of increase in both habitat types. This leads to an accelerated pace of life, shown by a shorter generation time in anthropogenic habitats.
My PhD will focus on two areas, the first being biodemography. In the context of climate change, it is expected that the demographic responses of Yellow-bellied Toad populations to an increase in environmental stochasticity (extreme events) will differ according to the context (natural or anthropized) in which they are found, particularly with regard to the variations in demographic rates highlighted between the two habitats. I will therefore use modeling approaches (Capdevila et al. 2020) to assess the demographic resilience of populations according to the degree of anthropization. In parallel, I will also examine the interactive effects between anthropization and climate on demographic rates by associating CMR models with climatic variations.
The second axis of my thesis concerns genomic aspects. Taking advantage of a genetic sampling covering 185 populations of Yellow-bellied Toads in Western Europe, I will first seek to determine whether the biodemographic adaptations to anthropization highlighted during my M2 internship have a genetic basis. To do this, I will look for genome-wide signals of adaptation to anthropization, which can be aligned with a reference genome in order to link them to potential biological functions. These genomic data will then be used to identify climate adaptation signals, by assessing the degree of parallelism along climatic gradients. This involves comparing the degree of similarity of adaptation signals in a priori independent populations, thus determining the extent to which the same phenotypic adaptations originate from the same genetic bases.
Références/References :
Capdevila, P. et al. (2020). Towards a comparative framework of demographic resilience. Trends in Ecology & Evolution, 35(9), 776-786.
Cayuela, H., Monod-Broca, B., Lemaître, J. F., Besnard, A., Gippet, J. M., Schmidt, B. R., ... & Léna, J. P. (2022). Compensatory recruitment allows amphibian population persistence in anthropogenic habitats. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(38), e2206805119.
