Etude de l’émergence du polyphénisme de phase et des risques associés – PEPPER

Les locustes se caractérisent par des phénotypes alternatifs solitaires et grégaires, ces derniers créant des essaims et bandes larvaires dévastateurs pour l’agriculture. Les hypothèses d’évolution de cette plasticité, le polyphénisme de phase, sont l’évitement du cannibalisme et l’adaptation aux risques de prédation. Nous proposons que le polyphénisme de phase résulte de pressions de sélection environnementales liées à la variabilité des ressources végétales. Notre hypothèse est que ces variations environnementales génèrent des conditions où les coûts et bénéfices d’être en groupe sont variables. Des processus de sélection de groupes peuvent avoir lieux puisque les comportements de regroupement et de marche collective peuvent être considérés comme des formes de comportement d’entraide. L’objectif 1 de PEPPER est d’explorer les compromis évolutifs et les conditions environnementales favorisant l’émergence du polyphénisme de phase. L’identification des régimes de variabilités environnementales permettra de mieux identifier les conditions générant des invasions de locustes. Mais les modèles actuels de prévision d’invasion du criquet pèlerin n’intègrent pas les connaissances biologiques sur cette espèce. Une avancée majeure serait de modéliser les processus écologiques au niveau individuel et les coupler à de l’imagerie satellitaire des principaux facteurs environnementaux. L’objectif 2 de PEPPER est de développer un modèle de prévision des dynamiques de population de locustes et de le valider avec des données de terrain du criquet pèlerin.
La modélisation à base d’agent utilisée dans des études précédentes sera adaptée pour explorer les conditions d’émergence du polyphénisme de phase. Mais ces modèles devront représenter les processus démographiques et les bases génétiques des normes de réactions densité-dépendantes. Ainsi, un modèle démogénétique à base d’agent sera utilisé pour l’objectif 1. L’objectif 2 bénéficiera aussi de la modélisation à base d’agent intégrant les connaissances sur le criquet pèlerin. Ce modèle utilisera l’imagerie satellitaire pour représenter les facteurs environnementaux. Une approche de modélisation orientée par les observations de terrain sera utilisée dans les deux cas pour sélectionner les processus à considérer et les ajuster aux données réelles. Il y a deux limites communes aux deux modèles à lever : la considération de processus à des échelles spatiales et temporelles très différentes et les importantes variations des tailles de populations. Comme ces limitations doivent être résolues pour les deux objectifs, un modèle de base développera des solutions techniques en utilisant des méta-individus et la parallélisation des calculs. Les deux versions de modèles des deux objectifs seront adaptées à partir de ce modèle de base.
Cyril Piou est un modélisateur en écologie expert en modélisation à base d’agent. Il étudie l’écologie des locustes depuis 2010. Lui et son équipe ont toutes les bases nécessaires pour amener de nouvelles compréhensions sur le polyphénisme de phase et pour développer un simulateur de prévision des invasions de locustes. Le travail sera décliné en trois work-packages, sept tâches principales et vingt sous-tâches. PEPPER financera les outils informatiques, une bourse de doctorat et deux de master, des coûts de déplacements et un peu de sous-traitance nécessaire.
PEPPER participera à l’objectif global de mieux comprendre les dynamiques des écosystèmes en vue de leur gestion durable dans le contexte du changement climatique. Le simulateur de prévision des invasions apportera un avantage considérable dans le contexte de l’objectif mondial de réduction de la faim étant donné l’importance des impacts des locustes aux cultures. A une échelle locale, PEPPER permettra à C. Piou de se positionner en leader sur la modélisation démogénétique au sein du CBGP. PEPPER permettra aussi d’améliorer la visibilité internationale de l’équipe sur l’écologie et l’évolution des locustes.