Code : STRU Semestre : M2S1 ECTS : 6

STRU : Dynamiques des populations structurées : Applications en Ecologie et Epidémiologie (ENS)

Responsables : CLAESSEN David, MC ENS
 ; CAZELLES Bernard, PR UPMC

Equipe EEM (Eco-Evolution Mathématique), UMR 7625, CNRS/UPMC/ENS

- CERES-ERTI
24 rue Lhomond
75230 Paris cedex 05
- Téléphone : 01 44 32 27 21
- Fax : 01 44 32 27 27
- Mail : david.claessen_at_ens.fr

- Ecole Normale Supérieure, 46 rue d’Ulm, 75230 Paris cedex 05
- Téléphone : 01 44323876
- Fax : 01 44323885
- Mail : cazelles - at - biologie.ens.fr

Effectifs prévus : 20 étudiants


Objectifs :

Les objectifs de l’UE sont les suivants :

- Comprendre l’importance de la structuration des populations

- Formuler des modèles élémentaires structurée par traits physiologiques

- Fournir une introduction en modélisation des maladies transmissibles

- Analyser et simuler de tels modèles utilisant les logiciels pertinents

En Biologie, on rencontre de nombreuses formes de structuration à différents niveaux d’organisation. Ces structurations ont une importance capitale quant à la dynamique de ces systèmes. Cette UE présente deux exemples important de structuration en dynamique de populations, la dynamique des populations structurées par des traits physiologiques et la propagation des maladies transmissibles. Dans le premier cas, la taille corporelle est un facteur déterminant pour le caractère et l’intensité des interactions d’un individu avec son environnement et d’autres individus. Dans le second cas, l’étude de la propagation des maladies se fait en considérant l’état immunitaire des individus vis-à-vis du pathogène, susceptible, infectieux, immunisé par exemple. Les modèles structurés par taille ou par état immunitaire nous permettent de formuler des modèles démographiques paramétrés à partir des mesures expérimentales ou d’observations et d’arriver à des hypothèses ou des scénarios prédictifs.

Thèmes abordés :

§ Ecologie des populations structurées.

Les différentes structurations des populations (spatiale, physiologique, génétique). Populations structurées par taille : quelle intérêt ? (dynamic energy budgets (DEB), metabolic theory of ecology, modèles prédictifs de la dynamique des populations). Systèmes modèles expérimentaux (lézard vivipare, poissons d’eau douce). Populations structurées par taille : interactions et leurs conséquences pour la dynamique de communauté (compétition, cannibalisme, prédation, prédation intra-guilde).

§ Evolution des populations structurées.

Rétroactions entre histoire de vie, génétique et écologie. Evolution causée par l’exploitation humaine, e.g. la pêche. Evolution des réseaux trophiques structurés par taille.

§ Epidémiologie des maladies transmissibles.

La formalisation de l’histoire naturelle d’une maladie infectieuse sous forme de modèle compartimental sera décrite, ainsi que les méthodes de résolution déterministe et stochastique. L’analyse d’incertitude et de sensibilité de tels modèles sera introduite. Le taux de reproduction d’une épidémie, notamment le taux de reproduction initial R0, sera défini. Les méthodes de calcul seront exposées dans le cas général ; l’estimation à partir de données sera également abordée. L’utilisation du R0 pour prévoir l’impact d’une intervention sera discutée. Les cours présenteront des aspects théoriques, en s’appuyant sur des exemples tirés de la littérature.

Organisation pédagogique :

La démarche des cours (cours-conférences) est d’introduire les notions de base et les théories des modèles structurés, en insistant sur la confrontation des modèles avec des données expérimentales. Les TD permettront aux étudiants de se familiariser avec la traduction entre la biologie et les modèles mathématiques ; les logiciels pour l’analyse numérique et la simulation des modèles ; tout en développant une certaine intuition pour la dynamique des populations structurées. La deuxième semaine est partiellement consacrée à un projet personnel (collectif). L’évaluation est basée sur la qualité du projet.

Intervenants :

- David Claessen, MC (UMR 7625, ENS).
- Eric Edeline, MC (UMR 7618, ENS).
- Nicolas Loeuille, MC (UMR 7625, UPMC).
- Bernard Cazelles, PR (UMR 7625, ENS).
- Chercheurs du domaine.

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