Thèse Révéler des Patrons Démographiques à l'Aide de la Génomique un Enjeu pour la Conservation et la Gestion des Populations Naturelles H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : LBBE - LABORATOIRE DE BIOMÉTRIE ET BIOLOGIE EVOLUTIVE Direction de la thèse : Ludovic SAY Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 Le taux d'extinction des espèces augmente rapidement et une perte massive de biodiversité est en cours. Pourtant, certaines espèces semblent tirer profit des changements globaux. En comprendre les raisons est particulièrement intéressant, tant du point de vue fondamental qu'appliqué. Afin d'évaluer le statut démographique des populations naturelles, des données démographiques sont collectées à l'échelle individuelle ou populationnelle comme des mesures d'abondance, de survie ou de reproduction. Toutefois, collecter de telles données peut s'avérer compliqué en populations naturelles. A cause d'une détection imparfaite des individus, certains paramètres démographiques restent impossibles à estimer. Ces données démographiques ne permettent donc pas toujours d'avoir une compréhension mécaniste fine des processus démographiques et évolutifs à l'oeuvre permettant aux espèces de s'adapter aux changements globaux.
L'objectif de ce travail consiste à révéler les patrons démographiques « cachés » à l'aide d'approches génomiques. L'avènement de la génomique a profondément transformé l'étude du fonctionnement démographique et génétique des populations naturelles. Grâce à l'analyse à grande échelle du génome, il est désormais possible d'accéder à des milliers, voire des millions de marqueurs génétiques, offrant une résolution sans précédent pour décrire la diversité génétique. Couplées à des données démographiques, elle contribue ainsi à mieux comprendre comment les populations s'adaptent à leur environnement, qu'il s'agisse de changements climatiques, de pressions anthropiques ou d'interactions biologiques.
Ce travail se basera sur le suivi individuel à long terme d'une population de sangliers (Sus scrofa) dans laquelle des données démographiques et des prélèvements de tissus ont été réalisés en routine depuis plusieurs années. Le sanglier est en expansion spatiale et démographique, en France et plus largement en Europe. Il présente une forte plasticité adaptative à une forte pression de chasse et aux variations de ressources alimentaires, en particulier aux fruits forestiers (glands) dont l'intensité varie au cours des années. D'après les projections climatiques futures, la fréquence des années de fortes productions devrait augmenter, entrainant des conditions favorables pour le sanglier.
Ce projet de thèse se déclinera en 3 axes :
Axe 1 : Construire un pedigree par une approche de RAS-seq et renseigner les processus évolutifs à l'oeuvre. A partir de tissus collectés sur plusieurs centaines d'individus d'âge connu, identifiés et suivis tout au long de leur vie, le premier axe de la thèse consistera à générer un pipeline permettant d'identifier les marqueurs SNPs les plus pertinents pour la construction d'un pedigree de la population d'étude.
Axe 2 : Reconstruire les trajectoires reproductives individuelles complètes. L'analyse des liens de parenté entre les sangliers présents dans cette population (axe 1) permettra de définir les trajectoires démographiques individuelles de plusieurs centaines d'individus, mâles et femelles, et d'estimer des paramètres démographiques clés tels que le lifetime reproductive success (LRS) et d'évaluer l'autocorrélation temporelle dans les paramètres de survie et de reproduction.
Axe 3 : Proposer des modèles démographiques plus réalistes. Les axes 1 et 2 permettront d'estimer des taux démographiques liés à la reproduction jusque-là inconnus chez l'espèce sanglier et d'affiner nos connaissances sur le système d'appariement de cette espèce. Cela permettra dans l'axe 3 de développer un modèle démographique plus réaliste pour l'espèce sanglier, et d'anticiper l'évolution des effectifs dans un contexte de réchauffement climatique caractérisé par une augmentation de la production de fruits forestiers qui pourrait être favorable à l'espèce.
Nous sommes récemment entrés dans une nouvelle ère, l'Anthropocène (Waters et al. 2016), caractérisée par le changement climatique, la destruction des habitats et la surexploitation des espèces animales et végétales par l'Homme. Le taux d'extinction des espèces augmente rapidement (Ceballos et al. 2015) et une perte massive de biodiversité est en cours (Pimm et al. 2014). Pourtant, certaines espèces semblent tirer profit des changements globaux (Koons et al. 2017). En comprendre les raisons est particulièrement intéressant, tant du point de vue fondamental (quelles sont les réponses adaptatives mises en place) qu'appliqué (politiques de gestion et de conservation).
Afin d'évaluer le statut démographique des populations naturelles, des données démographiques sont collectées à l'échelle populationnelle comme les comptages d'individus au cours du temps. Toutefois, ces données ne permettent pas d'avoir une compréhension mécaniste fine des processus démographiques et évolutifs à l'oeuvre (Gamelon et al. 2021, chap 5). Par exemple, le déclin d'une population lié au changement climatique résulte-t-il d'une survie affectée, d'une reproduction diminuée, d'un changement de traits phénotypiques, pour tous les individus de la population ? Les données démographiques collectées à l'échelle individuelle permettent précisément d'identifier les causes proximales des changements d'effectifs ou de distribution et les mécanismes démographiques sous-jacents. Les suivis individuels à long terme de populations de vertébrés sont donc puissants pour comprendre les réponses démographiques et évolutives des populations face aux changements environnementaux (Clutton-Brock and Sheldon 2010).
Ces données démographiques sont classiquement intégrées dans des modèles mathématiques pour évaluer le statut démographique d'une population et proposer des outils de gestion et de conservation. Ces modèles reposent sur des hypothèses qui ne sont pas toujours supportées biologiquement et leur application est généralement limitée par les données empiriques disponibles. Par exemple, connaître l'effort reproducteur des mâles in natura à chaque épisode de reproduction est évidemment très compliqué (Festa-Bianchet 2012, Bleu et al. 2016). Ceci requiert des observations de terrain fines qui ne sont d'ailleurs pas toujours corroborées par des analyses génétiques, les pères sociaux n'étant pas toujours les pères génétiques. De même chez les femelles, connaître précisément la trajectoire individuelle complète des évènements de reproduction tout au long de la vie nécessite un suivi individuel de l'âge de première reproduction jusqu'à la mort, ce qui peut s'avérer compliqué pour des espèces difficilement observables, aux épisodes de reproduction non synchronisés par exemple. Par conséquent, les modèles démographiques classiques sous-estiment le rôle clé joué par les mâles dans la démographie (Rankin & Kokko 2007, Cachelou et al. 2024), ou bien encore la possible dépendance entre évènements de reproduction liée à l'existence de coûts de reproduction ou à l'hétérogénéité individuelle (Proaktor et al. 2008, Miller et al. 2012, Lee et al. 2017). Ces simplifications dans les modèles peuvent conduire à des estimations de taux d'accroissement populationnel ou de risques d'extinction biaisés.
L'avènement de la génomique a profondément transformé l'étude du fonctionnement démographique et génétique des populations naturelles. Grâce à l'analyse à grande échelle du génome, il est désormais possible d'accéder à des milliers, voire des millions de marqueurs génétiques, offrant une résolution sans précédent pour décrire la diversité génétique. Cela permet notamment de mieux estimer la taille efficace des populations, de retracer leur histoire démographique (expansions, goulots d'étranglement, migrations) et d'identifier les flux de gènes entre populations. Par ailleurs, la génomique facilite la détection des signatures de sélection naturelle en mettant en évidence les régions du génome soumises à des pressions évolutives. Couplées à des données démographiques, elle contribue ainsi à mieux comprendre comment les populations s'adaptent à leur environnement, qu'il s'agisse de changements climatiques, de pressions anthropiques ou d'interactions biologiques.
L'objectif de ce travail consistera à révéler les patrons démographiques « cachés » à l'aide d'approches génomiques. Ce travail se basera sur le suivi individuel à long terme d'une population de sangliers (Sus scrofa) dans laquelle des données démographiques et des prélèvements de tissus ont été réalisés en routine, et se déclinera en trois axes.
Axe 1 : Construire un pedigree par une approche de RAS-seq et renseigner les processus évolutifs à l'oeuvre. A partir de tissus collectés sur plusieurs centaines d'individus d'âge connu, identifiés et suivis tout au long de leur vie, le premier axe de la thèse consistera à générer un pipeline permettant d'identifier les marqueurs SNPs les plus pertinents pour la construction d'un pedigree de la population d'étude. Ce premier axe nécessitera un développement méthodologique important. Au niveau populationnel, il permettra d'estimer la variance du succès reproducteur ou bien encore la taille efficace de la population Ne. Ne est une métrique éco-évolutive clé en conservation et en gestion, notamment dans le cas des populations exploitées (par exemple par chasse, Lee et al. 2019), intégrant à la fois la variation génétique et l'effectif de la population. Ne renseigne sur le potentiel adaptatif en prédisant l'efficacité de la sélection ou la perte de diversité génétique par dérive fournissant alors des informations capitales sur les processus évolutifs à l'oeuvre dans cette population exploitée.
Axe 2 : Reconstruire les trajectoires reproductives individuelles complètes. L'analyse des liens de parenté entre les sangliers présents dans cette population (axe 1) permettra de définir les trajectoires démographiques individuelles de plusieurs centaines d'individus, mâles et femelles, et d'estimer des paramètres démographiques clés tels que le lifetime reproductive success (LRS) et d'évaluer l'autocorrélation dans les paramètres de survie ou de reproduction. Cela permettra d'évaluer la présence de compromis évolutifs, comme les coûts de reproduction directs ou tardifs pouvant s'exprimer sur la reproduction ou la survie, et d'évaluer la présence d'hétérogénéité individuelle avec des individus de « bonne qualité » présentant une survie et/ou une reproduction systématiquement supérieure aux autres individus (Hamel et al. 2008). Ce deuxième axe s'inscrira dans un cadre plus général d'étude des histoires de vie.
Axe 3 : Proposer des modèles démographiques plus réalistes. Les axes 1 et 2 permettront d'estimer des taux démographiques liés à la reproduction jusque-là inconnus chez l'espèce sanglier, tels que le nombre exact de jeunes produits qui ont survécu à un âge donné, la possible non indépendance entre évènements de reproduction, etc. En outre, les axes précédents pourront permettre d'affiner nos connaissances sur le système d'appariement de cette espèce, décrite comme polygyne mais dont les évidences de promiscuité se multiplient dans la littérature (Gayet et al. 2016). Cela permettra dans l'axe 3 de développer un modèle démographique plus réaliste pour l'espèce sanglier, et d'anticiper l'évolution des effectifs dans un contexte de réchauffement climatique caractérisé par une augmentation de la production de fruits forestiers qui pourrait être favorable à l'espèce.
Le sanglier est en expansion spatiale et démographique, en France et plus largement en Europe. Il se reproduit à un âge précoce, produit un nombre élevé de jeunes et peut avoir une survie très faible dans les milieux où il est fortement chassé. Il présente une plasticité adaptative à une forte pression de chasse (dates de naissance des jeunes plus précoces et reproduction dès leur première année de vie (Gamelon et al. 2011, Servanty et al. 2011)) et aux variations de son environnement, en particulier aux ressources alimentaires et plus précisément à la production de fruits forestiers (glands) dont l'intensité varie au cours des années (Servanty et al. 2009, Gamelon et al. 2017, Touzot et al. 2020, Cachelou et al. 2022). D'après les projections climatiques futures, la fréquence des années de fortes productions devrait augmenter, entrainant des conditions favorables pour le sanglier (Touzot et al. 2020).
Le site d'étude sera celui du Domaine de Belval (Ardennes) géré par la Fondation François Sommer. Ce site, entièrement clos, est l'un des sites de références pour l'étude du sanglier en France (voir par exemple Cachelou et al. 2022). Dans cette population chassée, dont le suivi individuel à long terme est labellisé SEE-Life par le CNRS, des données démographiques (survie, reproduction) sont collectées en routine depuis de nombreuses années ainsi que des prélèvements de tissus sur plus de 800 individus.
Les données génomiques seront issues d'une approche RAD-seq. Contrairement aux puces ADN développées dans la cadre de la sélection dirigée dans les élevages de porcs et employées dans la plupart des études génomiques chez le sanglier (ex Iaconila et al. 2018, Iannuccelli et al. 2022), le RAD-seq permet de découvrir et de génotyper simultanément un grand nombre de polymorphismes directement chez l'espèce étudiée, évitant les biais liés à l'utilisation de marqueurs non adaptés. Cette approche offre également une meilleure représentation de la diversité génétique réelle, en capturant des variants spécifiques à l'espèce et potentiellement impliqués dans des processus d'adaptation locale.
Résultats attendus :
Ce projet de thèse, à l'interface entre génomique et biodémographie, permettra d'identifier les processus évolutifs et démographiques à l'oeuvre permettant à cette espèce présentant une stratégie d'histoire de vie atypique au sein des ongulés de bénéficier des changements globaux. Ce projet conduira à une meilleure compréhension du fonctionnement démographique d'une espèce à fort enjeu sociétal, écologique et économique.

Notre objectif est de recruter un(e) doctorant(e) ayant une solide expérience dans au moins l'un des domaines suivants : biologie évolutive, génétique, génomique, dynamique de population, biostatistique. Nous recherchons un(e) étudiant(e) doté d'un excellent sens de l'organisation et de rigueur, tant au niveau du traitement des données que du traitement statistique. Une bonne connaissance de la programmation R est requise :
- formation et connaissances en écologie des populations ;
- formation et connaissance en génétique et génomique ;
- compétence en analyses de données ;
- savoir utiliser l'environnement R ;
- facilité et appétence pour la rédaction d'articles en anglais ;
- capacité à communiquer facilement, à travailler en groupe et à entretenir des collaborations à distance ;

La thèse reposant sur des données issues de suivis à long terme, le ou la doctorante pourra être amené(e) à participer aux campagnes de capture des animaux (sangliers). L'étudiant(e) doit donc être à l'aise avec l'idée de manipuler des animaux sur le terrain. Au total, il/elle passera quelques semaines par an pour contribuer à la collecte de données. Le permis de conduire n'est pas obligatoire mais constituerait un atout supplémentaire précieux