Approche micro-macro de l’évolution stochastique de la diversité des traits phénotypiques
Approche micro-macro de l’évolution stochastique de la diversité des traits phénotypiques
Approche micro-macro de l’évolution stochastique de la diversité des traits phénotypiques
La biodiversité est soumise à des changements environnementaux majeurs. Être capable d’estimer l’impact des changements environnementaux passés sur l’évolution des phénotypes tels que la masse corporelle, la niche écologique, la morphologie ou les traits d’histoire de vie, peut permettre de mieux anticiper la réponse des espèces aux changements actuels, ainsi que d’évaluer leurs capacités d’adaptation.
La vitesse d’évolution des phénotypes, représentée ici sur l’arbre phylogénétique des oiseaux avec des couleurs chaudes pour les évolutions rapides, peut dépendre des conditions environnementales. Chez les oiseaux et à l’échelle macro-évolutive, la vitesse d’évolution des masses corporelles a tendance à être plus rapide pendant les périodes géologiques froides. Une modélisation à l’échelle micro-évolutive peut permettre non seulement de mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces dépendances, mais aussi de mieux anticiper les réponses futures.
Questions et outils mathématiques
A l’échelle macro-évolutive, c’est-à-dire sur des échelles de temps géologiques, l’évolution d’un trait phénotypique est modélisée par un processus de Markov, qui est généralement une diffusion, par exemple un mouvement brownien ou un processus d’Ornstein-Uhlenbeck, et parfois une diffusion avec sauts. Améliorer l’interprétation de ces modèles en termes de mécanismes micro-évolutifs (mutation, dispersion, adaptation, divergence génétique, introgression, dérive génétique) nécessite d’identifier les résultantes déterministes et stochastiques des processus micro-évolutifs dans la dynamique macro-évolutive des phénotypes.
Premiers résultats et perspectives
Au cours de la première partie du projet, un modèle généraliste a été développé à l’échelle micro-évolutive. Différents changements d’échelles ont été appliqués, ce qui a permis d’identifier plusieurs échelles macro-évolutives et d’en faire ressortir les résultantes des processus microscopiques. Ces résultats permettront, dans une seconde partie du projet, d’estimer à l’aide de données paléontologiques l’impact des changements environnementaux passés sur les vitesses d’évolution des phénotypes de façon à mieux anticiper la réponse des espèces aux changements actuels.
Le projet, qui fait également intervenir le mathématicien Amaury Lambert (ENS Paris), a permis le financement du post-doctorat de Thuy Vo, maintenant en poste à l’Ensiie (Paris).