Contexte et objectif
La température de l’environnement module de nombreux processus biologiques à l’échelle individuelle (survie, croissance, fécondité, déplacement…) avec des impacts potentiels à l’échelle de la population (distribution spatiale, accroissement, sélection naturelle…). Dans un contexte de changement climatique, des événements thermiques extrêmes comme des vagues de chaleur peuvent ainsi infléchir plus ou moins durablement la dynamique démographique et évolutive des populations (Heinen et al. 2025). Lors de ces événements, des portions de l’habitat peuvent présenter des conditions thermiques moins stressantes pour les individus, et sont qualifiées de refuges thermiques (Sullivan et al. 2021). Malgré des effets plutôt bénéfiques sur les individus qui les fréquentent, l’impact de ces refuges sur la trajectoire des populations n’est pas trivial, et mérite d’être exploré expérimentalement et théoriquement. L’objectif de ce stage est l’exploration théorique de l’impact de vagues de chaleur et de refuges thermiques sur la dynamique démographique et phénotypique de populations de saumon atlantique.
Depuis 2012, l’UMR ECOBIOP (INRAE-UPPA) développe un modèle démo-génétique individu-centré, Individual-Based Anadromous SAlmonids Model (IBASAM) (Piou & Prévost 2012; Lamarins et al. 2022, 2025). Ce modèle représente explicitement l’ensemble du cycle de vie du saumon atlantique (Salmo salar) à travers plusieurs caractéristiques et processus opérant à l’échelle individuelle. Cet outil permet de simuler des populations virtuelles de saumon atlantique selon des conditions environnementales et anthropiques définies (conditions climatiques, structure de l’habitat dont informations sur les obstacles, exploitation de la population).
L’ensemble de ces conditions peut être modifié afin de générer différents scénarios pour appréhender les réponses des individus et de la population, et les comparer. En effet, dans les simulations, les interactions entre les individus et leur environnement font émerger des phénomènes de l’échelle individuelle jusqu’à celle de la population. Ce modèle, en constante évolution, a permis d’étudier l’effet de l’interaction entre différentes variables environnementales et différents processus biologiques sur l’évolution démographique, génétique et phénotypique de plusieurs populations de saumon atlantique (Lamarins et al. 2022, 2025)
Parmi les conditions climatiques, IBASAM utilise la température de l’eau pour l’ensemble du réseau hydrographique étudié (composé de différents tronçons). L’implémentation récente d’une spatialisation de cette température de l’eau à l’échelle des tronçons ouvre la voie à l’utilisation d’IBASAM pour questionner l’effet de l’existence de refuges thermiques sur les individus et la population. Dans un contexte de changement climatique, l’ensemble des populations de saumon atlantique rencontre des baisses d’abondance et de productivité (OSPAR 2022). Les populations situées dans la partie la plus au sud de l’aire de distribution sont confrontées à des phénomènes de contraction de cette même aire, et on s’attend à un déclin accentué de ces populations (Isaak & Young 2023; Langan et al. 2024). La population de saumon atlantique de la Nivelle fait partie de ces populations, et il apparaît important d’étudier l’influence des refuges thermiques sur les individus pour envisager leur devenir et promouvoir leur conservation (Moore et al. 2025). Des travaux expérimentaux récents fournissent des informations sur la distribution de refuges thermiques dans les rivières et leurs effets sur les processus individuels, qui peuvent alimenter ces questionnements sur la Nivelle.
Références
Heinen, R., Thakur, M.P., Harvey, J.A. & Gols, R. (2025). Effects of Extreme Climatic Events on Evolutionary Processes. Global Change Biology, 31, e70618.
Isaak, D.J. & Young, M.K. (2023). Cold-water habitats, climate refugia, and their utility for conserving salmonid fishes. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 80, 1187–1206.
Lamarins, A., Coligny, F. de, Labonne, J., Prévost, E., Piou, C., Primmer, C.R., et al. (2025). IBASAM: a spatially explicit demo-genetic individual-based model for anadromous salmonids (meta)populations. Individual-based Ecology, 1, e153305.
Lamarins, A., Fririon, V., Folio, D., Vernier, C., Daupagne, L., Labonne, J., et al. (2022). Importance of interindividual interactions in eco-evolutionary population dynamics: The rise of demo-genetic agent-based models. Evolutionary Applications, 15, 1988–2001.
Langan, J.A., Cunningham, C.J., Watson, J.T. & McKinnell, S. (2024). Opening the black box: New insights into the role of temperature in the marine distributions of Pacific salmon. Fish and Fisheries, 25, 551–568.
Moore, J.W., Ulaski, M.E., Wilson, K.L., Martin, T.G., Kuiper, S.D., Peacock, S.J., et al. (2025). A Safe Operating Space for Salmon Watersheds Under Rapid Climate Change. Fish and Fisheries, 26, 1213–1228.
OSPAR. (2022). Status assessment 2022 – Atlantic salmon. OSPAR.
Piou, C. & Prévost, E. (2012). A demo-genetic individual-based model for Atlantic salmon populations: Model structure, parameterization and sensitivity. Ecological Modelling, 231, 37–52.
Sullivan, C.J., Vokoun, J.C., Helton, A.M., Briggs, M.A. & Kurylyk, B.L. (2021). An ecohydrological typology for thermal refuges in streams and rivers. Ecohydrology, 14, e2295.
Activités du stage
La personne recrutée pour ce stage aura pour objectif d’approfondir les connaissances sur les refuges thermiques et leurs effets sur les populations de poissons. Le cas d’étude sera celui de la rivière de la Nivelle et du saumon atlantique. Pour cela, elle s’appuiera sur le simulateur IBASAM, et sur des méthodes de modélisation pour améliorer la structure du simulateur. Elle aura pour tâches principales : 1) d’identifier et d’implémenter l’effet de la température sur la survie estivale des juvéniles de saumon atlantique à l’échelle de la Nivelle,2) de proposer et tester différentes options de configuration des refuges thermiques à travers des scénarios de simulation pour évaluer l’évolution démographique et phénotypique de la population. Elle sera impliquée dans la vie scientifique de l’unité (séminaires, journal club…) et pourra être mobilisée ponctuellement dans d’autres actions de recherche menées au sein de l’unité (terrain, intervention de vulgarisation scientifique…).
Compétences requises et à acquérir
Les candidats devront détenir :
– Un fort intérêt et de solides bases théoriques en écologie aquatique (dont connaissances en écologie évolutive)
– Des capacités et un goût pour la modélisation statistique et simulatoire
– Rigueur nécessaire à la bonne conduite du projet
– Capacité à s’intégrer dans une équipe de travail.
La personne recrutée développera des compétences en modélisation individu-centrée, en approche par scénarios, en écologie des poissons, en méthodologie scientifique (bibliographie, gestion d’expérimentation in silico, écriture scientifique…).
Environnement de travail
Le stage se déroulera à l’Aquapôle de Saint-Pée-sur-Nivelle au sein de l’UMR ECOBIOP. Cette UMR est composée de 13 chercheurs et enseignants-chercheurs, 7 techniciens, 6 doctorants et d’étudiants de licence et master, travaillant sur des projets variés en écologie évolutive des poissons. Les interactions au sein du groupe de recherche contribueront à développer la culture scientifique de la personne recrutée, qui disposera d’un espace de travail avec un ordinateur, accès aux ressources bibliographiques et aux installations expérimentales. Pas d’hébergement sur la station INRAE, accès à la cantine du site, indemnités de stage (environ 650€/mois).
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