Abstract: “Third International Bio-logging Science Symposium”, Pacific Grove (Californie, USA), 1-5 septembre.

Abstract: Despite Their Increasingly Recognized Interest For Public Health And Biodiversity Conservation, Investigations On The Ecology And Evolution Of Infectious Diseases In Wildlife Have Been Hampered By The Difficulty Of Collecting Data Allowing Efficient Inference Of Underlying Processes. Serology (I.e., Detection Of Antibodies In Biological Samples) Is A Useful Tool To Detect Past Exposure To Specific Infectious Agents. Still, Interpreting Serological Data Is Not Straightforward. For Instance, The Prevalence Of Seropositive Individuals In A Population Is Driven By A Combination Of Epidemiological (E.g., Disease Incidence) And Demographic (E.g., Population Turnover) Dynamics. In This Context, The Objective Of This Thesis Is To Show How Processes Underlying Infectious Agent Circulation In Wild Populations Can Be Inferred From Serological Data. First, I Illustrate How Cross-sectional Studies Focusing On A Sentinel Species At The Wildlife-human Interface Can Efficiently Inform On Patterns At A Hierarchy Of Scales. Then, I Compare The Pros And Cons Of Such Crosssectional Approaches To Longitudinal Sampling Designs Involving Marked Individuals When Attempting To Quantify The Dynamics Of Infectious Agents And I Propose A Way To Integrate Those Two Approaches In Future Studies. Finally, Using Avian Cholera Epizootics In A Threatened Long-lived Seabird On An Isolated Island As A Case Study, I Illustrate The Benefits Of Combining Serology With Other Approaches. This Work Notably Highlights The Value Of Detailed Long-term Studies Of Host Exposure To Infectious Agents In The Wild, Where Ecological And Evolutionary Processes Are Likely Critical Drivers Of Disease Dynamics And Can Have Important Implications For Biodiversity Conservation.

Abstract: La période juvénile d’espèces longévives demeure peu connue malgré son importance pour la démographie et la conservation des populations. L’objectif de cette thèse a été d’étudier le comportement de dispersion et de nourrissage de 52 juvéniles de trois espèces de prédateurs marins plongeurs des Terres Australes et Antarctiques Françaises (les manchots royaux, les manchots empereurs et les éléphants de mer du Sud) pendant quasiment 1 an après leur indépendance. L’approche a été basée sur l’utilisation de balises retransmettant en direct la localisation et des données de plongée. Les juvéniles de ces trois espèces présentèrent des dispersions sur de très grandes distances dans l’Océan Austral, avec au départ des composantes d‘orientation semblant en partie innées. Le rôle des courants océaniques et des zones frontales est apparu important. Les juvéniles montrèrent aussi une ségrégation spatiale prononcée avec les adultes. Les juvéniles présentèrent d‘impressionnantes capacités de plongée seulement quelques jours après leur départ. Cependant, si leurs capacités de plongée et d‘acquisition de nourriture augmentèrent progressivement avec le temps, elles n‘atteignirent jamais totalement les capacités des adultes. Certains juvéniles ne parvinrent pas à augmenter ces capacités alors que leur environnement devint moins favorable et apparemment décédèrent en mer, vraisemblablement par inanition. La première année en mer apparait alors comme une phase critique puisqu'une mortalité apparente fut observée pour chaque espèce. Cette thèse apporte des éléments de compréhension nouveaux sur l’ontogenèse de la dispersion et de la recherche alimentaire des prédateurs marins plongeurs.

Abstract: Parmi les outils qui permettent de mieux comprendre les systèmes naturels, la modélisation écologique a connu un essor particulièrement important depuis une vingtaine d’années. Les modèles écologiques, représentation simplifiée d’une réalité complexe, permettent de mettre en avant les facteurs environnementaux qui déterminent la niche écologique des espèces et de mieux comprendre leur réponse aux changements de l’environnement. Dans le cas des faunes marines antarctiques, la modélisation écologique fait face à plusieurs défis méthodologiques. Les jeux de données de présence des espèces sont très souvent agrégés dans le temps et dans l’espace, à proximité des stations de recherche. Ces données sont souvent trop peu nombreuses pour caractériser l’espace environnemental occupé par les espèces ainsi que leur physiologie. Enfin, les jeux de données environnementales manquent encore de précision pour finement représenter la complexité des habitats marins. Dans ces conditions, est-il possible de générer des modèles performants et justes à l’échelle de l’océan Austral ? Quelles sont les approches possibles et leurs limites ? Comment améliorer les méthodes afin de générer de meilleurs modèles ? Au cours de ce travail de thèse, trois types de modèles ont été étudiés et leurs performances évaluées. (1) Les modèles physiologiques de type DEB (Dynamic Energy Budget) simulent la manière dont l’environnement abiotique influe sur le métabolisme des individus et proposent une représentation de la niche fondamentale des espèces. (2) Les modèles de distribution d’espèces (SDMs pour Species Distribution Models) prédisent la probabilité de distribution des espèces en étudiant la relation spatiale entre données de présence et environnement. Ils proposent une représentation de la niche réalisée des espèces. Enfin (3), les modèles de dispersion de type lagrangien prédisent le mouvement de propagules dans les masses d’eau. Les résultats montrent que les modèles physiologiques réussissent à simuler les variations métaboliques des espèces antarctiques en fonction de l’environnement et à prédire les dynamiques de populations. Cependant, davantage de données sont nécessaires pour pouvoir caractériser finement les différences physiologiques entre populations et évaluer correctement les modèles. Les résultats obtenus pour les SDMs montrent que les modèles générés à l’échelle de l’océan Austral et leurs prédictions futures ne sont pas fiables du fait du manque de données disponibles pour caractériser l’espace occupé par les espèces, du manque de précision des scénarios climatiques futurs et de l’impossibilité d’évaluer les modèles. De plus, les modèles extrapolent sur une très grande proportion de l’espace projeté. L’apport d’information complémentaire sur les limites physiologiques des espèces (observations, résultats d’expériences, sorties de modèles physiologiques) permet de réduire l’extrapolation et d’augmenter la capacité des modèles à décrire la niche réalisée des espèces. L’agrégation spatiale des données, qui influençait les prédictions et l’évaluation des modèles a également pu être corrigée. Enfin, les modèles de dispersion ont montré un potentiel intéressant pour révéler le rôle des barrières géographiques ou à l’inverse, la connectivité spatiale, mais également le lien existant entre distribution, physiologie et histoire phylogénétique des espèces. Ce travail de thèse propose de nombreux conseils et fournit des codes annotés parfois sous forme de tutoriels, afin de constituer une aide utile aux futurs travaux de modélisation sur les espèces marines antarctiques.