Jean-Pierre Rossi
INRA - Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (CBGP)




Modélisation des aires de distribution, potentiel invasif


Les aires de distribution

L'identification des facteurs environnementaux pertinents pour expliquer la présence d'une espèce et la construction d'un modèle de ces relations nous permettent d'estimer l'aire de distribution géographique potentielle. Nous utilisons ces outils pour étudier la distribution d'espèces d'insectes d'intérêt économique tels que les ravageurs forestiers ou les ravageurs des grandes cultures. Voici ci-dessous l'aire de distribution de deux espèces de scolytes du genre Tomicus établies sur la base d'un modèle mathématique liant des variables décrivant le climat (températures, pluviométrie, ...) aux occurrences des insectes.


Aire de distribution Tomicus destruens Aire de distribution Tomicus piniperda
Aires de distribution de 2 scolytes du genre Tomicus: T. destruens (à gauche) et T. piniperda (à droite). Les symboles vides représentent des localités où l'espèce a été recherchée est est absente, les symboles pleins indiquent des présences. D'après Horn et al. 2012.

Ces résultats montrent une séparation claire entre les deux espèces, T. destruens étant localisé au sud dans des région au climat plus doux tandis que T. piniperda est adapté au climat des régions plus fraîches. Il est intéressant de noter que ces deux espèces ont longtemps été confondues alors que des analyses génétiques récentes montrent qu'il s'agit de deux espèces à part entières. Nos résultats indiquent que les preferenda climatiques sont bien distincts avec une zone de sympatrie limitée (Horn et al 2012a, article disponible à partir de la page de téléchargement).


Les modèles mathématiques d'aire de distribution peuvent être utilisés avec les données décrivant le climat selon les différents scénnarios de changement climatique. Il faut rester très prudent avec ce type d'approche car les incertitudes sont importantes mais l'exercice reste intéressant car il fournit une vision de la distribution géographique potentielle des insectes dans le futur sous l'hypothèse du conservatisme de niche (c'est à dire si les espèces ne s'adaptent pas au changement climatique ! ). Si nous revenons à nos deux espèces de scolytes, l'espèce du sud de l'Europe, T. destruens remonterait vers le nord tandis que l'aire de distribution de T. piniperda se fractionnerait fortement (Horn et al 2012b, article disponible à partir de la page de téléchargement).



Aire de distribution Tomicus destruens Aire de distribution Tomicus destruens
Aire de distribution Tomicus destruens Aire de distribution Tomicus destruens
Aire de distribution Tomicus destruens Aire de distribution Tomicus destruens
Aire de distribution Tomicus destruens Aire de distribution Tomicus destruens
Estimation des aires de distribution de 2 scolytes du genre Tomicus: T. destruens
(à gauche) et T. piniperda (à droite) entre 2000 et 2080.

Variation génétique, aire de distribution et risque phytosanitaire


Les populations présentent souvent des sous-ensembles génétiquement différenciés ayant évolés dans des régions géographiques différentes caractérisées par contextes biotiques ou abiotiques (par ex. climat) différents. Dans quelle mesure de telles structures correspondent-elles à des aires de distribution potentielles divergentes ?

Cette question est importante si on se place sous l'angle de la prévision des risques d'invasion biologique. Aujourd'hui la gestion préventive du risque phytosanitaire repose sur la surveillance d'espèces potentiellement dangereuses. Le risque qu'une espèce puisse devenir envahissante est estimé à l'aide de nombreux paramètres et ce travail est appelé analyse du risque phytosanitaire. Il n'est réalisé qu'à l'échelle de l'espèce mais la question pourrait tout aussi bien être posée à l'échelle infra-spécifique. Pourquoi ? Simplement parce que certaines populations ou clades, parfois à la marge de l'aire de distribution naturelle d'une espèce, peuvent avoir acquis des adaptations à des conditions climatiques particulière (par exemple une résistance au froid pour une population de montagne) qui en fait une population pré-adaptée à des conditions plus fraîches que celles dans laquelle l'ensemble de l'espèce se développe habituellement. Avoir ce type d'informations pourrait changer notre vision du risque phytosanitaire associé à une espèce et pourrait améliorer la gestion préventive des invasions biologiques.


Nous avons exploré cette hypothèse sur différents modèles biologiques dont les mouches des fruits (Tephritidae) et les scolytes du gendre Dendroctonus. Ces recherches font partie du travail de thèse de Martin Godefroid (thèse soutenue en décembre 2015). Les résultats concernant les mouches de fruits sont présentés dans l'article de Godefroid et al (2015) disponible en téléchargement ici. Les résultats obtenus pour les espèces du genre Dendroctonus ont été publiés dans Godefroid et al (2016) disponible à partir de la page de téléchargement)

La figure ci-dessous montre l'adéquation du climat Européen avec le climat qui règne dans l'aire native de l'espèce Dendroctonus valens (espèce américaine). La valeur cartographiée est un coeficient qui indique l'adéquation climatique : une forte valeur siginfie que le climat européen est proche du climat de l'aire native. Ceci suggère que l'insecte n'aura pas de problème pour se maintenir en Europe s'il y est introduit et à condition qu'il y trouve des arbres hôtes qu'il parvient à exploiter. On a également cartographier le même coéficient calculé cette fois sur les 3 lignées de D. valens connues en Amérique. On constate que les lignées est et sud ne proviennent pas de régions climatiquement semblable à l'Europe, en revanche la lignée ouest n'aurait sans doute pas de mal à se développer en Europe.


Aire de distribution Tomicus destruens
Aire de distribution potentielle du scolyte Dendroctonus valens en Europe. (a) estimation pour l'espèce (b) estimation pour la seule lignée Est (c) estimation pour la seule lignée Oust (d) estimation pour la seule lignée Sud (Godefroid et al 2016).

Prendre en compte les lignées nous apporte une meilleure vision du potentiel invasif d'une espèce. Cela change peu de choses dans le cas des dendroctones qui sont tous sur liste de quarantaine en Europe mais nos résultats indiquent que l'estimation par lignée ne conduit pas toujours aux résultats obtenus à l'échelle de l'espèce. Au delà de l'intérêt biologique, cela pourrait permettre d'améliorer la gestion des espèces de quarantaine car les techniques de biologie moléculaire permettent d'identifier les lignées avec précision à partir de spécimens interceptés aux frontières. On peut ainsi connaître le risque réel d'être confronté à une lignée dangereus et prendre les mesures les mieux adaptées.



Références citées :

Godefroid, M., Rasplus, J.-Y., Rossi, J.-P. 2016. Is phylogeography helpful for invasive species risk assessment? The case study of the bark beetle genus Dendroctonus. Ecography. in press. DOI: 10.1111/ecog.01474

Horn, A., Kerdelhué, C., Lieutier, F., Rossi, J.-P. 2012a. Predicting the distribution of the two bark beetles Tomicus destruens and Tomicus piniperda in Europe and the Mediterranean region. Agricultural and Forest Entomology 14, 358-366.

Horn A., Kerdelhué C., Lieutier F., Rossi J.-P. 2012b. Modélisation de la distribution géographique de deux scolytes, Tomicus destruens et Tomicus piniperda, en Europe et dans la région méditerranéenne. Annales de l'INRGREF 17, Numéro spécial, 157-171.