Thèse Rejouer le Film de la Vie Identifier les Moteurs de la Complexification des Écosystèmes à Travers la Simulation de la Transition Édiacarien-Cambrien H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : LEHNA - LABORATOIRE D'ÉCOLOGIE DES HYDROSYSTÈMES NATURELS ET ANTHROPISÉS Direction de la thèse : Gilles ESCARGUEL ORCID 0000000309856369 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 Lors de la transition Édiacarien-Cambrien (ECT), des écosystèmes diversifiés et complexes ont émergé à partir de communautés simples composées d'organismes filtreurs ou brouteurs de l'ordre du centimètre. Entre 539 et 509 Ma, une remarquable révolution s'est produite en termes de morphologie, de capacités locomotrices, de structures sensorielles et de modes d'alimentation. Les petites formes de vie benthiques et sessiles de l'Édiacarien, de l'ordre du centimètre, ont cédé la place à des animaux de l'ordre du décimètre ou du mètre se nourrissant dans toute la colonne d'eau, capables de marcher et de nager activement. De nombreuses hypothèses ont déjà été proposées pour expliquer l'ECT, mais la rareté des informations provenant de cette période ancienne, associée aux nombreux changements biotiques et abiotiques survenus simultanément, rend impossible d'établir les liens de causalité, d'identifier les principaux déclencheurs ou encore, la séquence définitive des événements qui ont conduit à la complexification des écosystèmes.
Par conséquent, la seule façon de tester la relation mécanistique entre les compartiments environnementaux et biotiques au cours de l'ECT consiste à mettre en place des modèles écologiques et évolutifs bottom-up associés à des reconstructions et des simulations paléoenvironnementales. Pour réaliser la première simulation de l'ECT, nous utiliserons Gen3sis, un modèle éco-évolutif conçu pour simuler les processus biologiques, produire des motifs de biodiversité et des phylogénies. Nous prévoyons de développer plusieurs nouveaux modules dédiés à la simulation de l'ECT (par exemple, l'effet des ingénieurs de l'environnement, une dispersion contrainte par les courants océaniques) qui seront mis à la disposition des communautés spécialistes du Paléozoïque et de la biomodélisation. Afin de calibrer, d'exécuter et d'évaluer le modèle, deux types de données sont nécessaires : des couches paléoenvironnementales et des informations sur les fossiles. Des reconstructions paléogéographiques et des couches paléoenvironnementales telles que les températures océaniques, le flux sédimentaire, la concentration en oxygène ou les courants océaniques seront extraites de simulations et de reconstructions. Les données fossiles seront extraites de la littérature et de bases de données en libre accès tel que la Paleobiology Database (PBDB) et la Geobiodiversity Database (GBDB). Les groupes fonctionnels et leurs interactions (e.g., compétition, prédation, réseau trophique) seront reconstitués à partir des caractéristiques principales connues des faunes fossiles de l'Édiacarien et du Cambrien, telles que leurs tailles, leurs mobilités, leurs capacités de préhensions et leurs modes d'alimentations (c'est-à-dire les prédateurs mobiles, les filtreurs sessiles, les détritivores mobiles au sol, etc...). En se concentrant sur les groupes fonctionnels plutôt que sur les taxons, la clarté et la simplicité du modèle seront améliorées, ce qui permettra de mieux mettre en lumière les interactions entre les motifs de biodiversité générés et les processus simulés. L'ordre, l'intensité et l'importance de chaque facteur potentiel de l'ECT seront testés sur une structure écologique simulée de l'Édiacarien/Cambrien. Les résultats de chaque simulation seront comparés à des motifs écologiques et évolutifs connus, tels que des courbes de diversité alpha et bêta publiées, l'augmentation drastique des taux morphologiques ou encore les voies de dispersion et de radiation documentées, comme celles des Archaeocyatha et des Radiodonta. Un tel projet, basé sur l'intégration de données fossiles avec les dernières méthodes simulatrices du climat et de la paléographie au sein de nouveaux modèles éco-évolutifs, sont à la pointe de multiples disciplines liées à la paléontologie. Pour la première fois, ils permettent de tester des hypothèses autrefois indissociables sur l'origine des écosystèmes complexes. La transition entre l'Édiacarien et le Cambrien, puis l'explosion Cambrienne qui suivra, font partie des périodes les plus anciennes et les plus étudiées du registre fossile. Il y a 540 millions d'années, les mers peu profondes entourant les continents cambriens connurent l'émergence des premiers écosystèmes aussi complexes que ceux peuplant les océans modernes. Seulement, cette profondeur temporelle considérable génère de nombreuses lacunes sédimentaires et fossilifères rendant impossible l'identification formelle des déclencheurs à l'origine de ces événements majeurs de l'histoire de la vie. Grâce aux derniers développements de la modélisation éco-évolutive, nous proposons de tester pour la première fois l'effet des changements abiotiques et biotiques sur l'évolution et la structure écologique des communautés océaniques de l'Ediacarien et du Cambrien.

Le candidat ou la candidate devra avoir de l'expérience ou manifester un fort intérêt pour la paléontologie/paléobiologie en temps profond. Elle/il devra posséder une bonne maîtrise des concepts algorithmiques et une forte habitude de la programmation, ainsi que de solides connaissances des principaux concepts et processus évolutifs et écologiques. La maîtrise du langage de programmation Julia serait un atout. Il ou elle devra également faire preuve de curiosité, d'autonomie et d'un sens aigu de l'organisation. Le caractère international du projet exige enfin une bonne maîtrise de l'anglais.