Intitulé et acronyme du projet: Modèles hiérarchiques pour la distribution des insectes en Afrique - InSPred

Type de projet: émergent     Date: de 2014 à 2016

Porteur: Stéphane Dupas (EGCE).    

Autres personnes du laboratoire ESE impliquées: Bruno Le Rü et George Ong'amo.

Partenaires dans BASC :

• LSCE: Nicolas Viovy
• ESE: Juan Fernandez, Marc Stefanon
• SADAPT: Aude Barbotin, Rodolphe Sabatier

L’objectif du projet INSPRED était d’améliorer les modèles de prédiction de la réponse des insectes tropicaux ravageurs des cultures en Afrique subsaharienne dans un cadre bayésien probabiliste en combinant différentes approches de modélisation pour lesquels BASC dispose de compétence dans les différents laboratoires impliqués dans le projet : modèles de niche pour la partie écologique, modèles de changement d’usage des sols pour la partie socio-économique, modèles de réduction d’échelle pour la partie climatique, et modèles de surface adaptée aux cultures pour la partie plante. La démarche statistique consistait en l’ajustement et la comparaison statistique de modèles de reliant les séries temporelles d’abondances d’insectes aux variables considérées. Le projet prévoyait l’acquisition de données sur l’abondance d’insecte et de questionnaires auprès des agriculteurs le long de gradients altitudinaux par l’équipe de notre partenaire Kenyan (formé en doctorat par notre équipe) et le développement d’un outil d’inférence adapté prenant en compte la phénologie de l’insecte.

Nous avons inféré un premier modèle de niche sur les données fiables 2000-2003 obtenues par B. Le Rü. Les projections du modèle inférées sur ces données prévoient une augmentation à l’horizon 2080 des densités de ravageurs quel que soit le modèle de circulation et le scénario d’émission considéré (Dupas et al. 2014). Nous avons réalisé un travail de réduction d’échelle à 5 km de séries climatiques CORDEX (50 km) pour les utiliser dans un second modèle. Des biais ou des déphasages saisonniers ont été observés par rapport aux données journalières de température et précipitation de 8 stations météorologiques achetées auprès des services gouvernementaux météorologiques du Kenya. Ces données n’ont donc pas été utilisées.

Un outil d’inférence bayésienne de modèles probabilistes prenant en compte le cycle de vie des insectes et les stades sensibles aux événements climatiques a été développé dans le cadre d’un stage étudiant fiancé par le projet (Figure 1). Cet outil permettra de proposer un service climatologique et d’alerte précoce pour les insectes ravageurs. Cependant les séries temporelles d’usage des sols et climatiques se sont pour l’instant avérées insuffisantes pour proposer des variables nouvelles d’usage des sols et de végétation. Le modèle n’a pas encore pu être validé.

Publication

> Dupas S, Le Ru B, Branca A. et al. 2014. Phylogeography in continuous space: coupling species distribution models and circuit theory to assess the effect of contiguous migration at different climatic periods on genetic differentiation in Busseola fusca (Lepidoptera: Noctuidae). Molecular ecology, 33, 1–13. https://doi.org/10.1111/mec.12730. Résumé: "Current population genetic models fail to cope with genetic differentiation for species with large, contiguous and heterogeneous distribution. We show that in such a case, genetic differentiation can be predicted at equilibrium by circuit theory, where con- ductance corresponds to abundance in species distribution models (SDMs). Circuit- SDM approach was used for the phylogeographic study of the lepidopteran cereal stemborer Busseola fusca Fu€ller (Noctuidae) across sub-Saharan Africa. Species abundance was surveyed across its distribution range. SDMs were optimized and selected by cross-validation. Relationship between observed matrices of genetic differentiation between individuals, and between matrices of resistance distance was assessed through Mantel tests and redundancy discriminant analyses (RDAs). A total of 628 individuals from 130 localities in 17 countries were genotyped at seven microsatellite loci. Six population clusters were found based on a Bayesian analysis. The eastern margin of Dahomey gap between East and West Africa was the main factor of genetic differentiation. The SDM projections at present, last interglacial and last glacial maxi- mum periods were used for the estimation of circuit resistance between locations of genotyped individuals. For all periods of time, when using either all individuals or only East African individuals, partial Mantel r and RDA conditioning on geographic distance were found significant. Under future projections (year 2080), partial r and RDA significance were different. From this study, it is concluded that analytical solutions provided by circuit theory are useful for the evolutionary management of populations and for phylogeographic analysis when coalescence times are not accessible by approximate Bayesian simulations."