Proposition de stage de Master 2

Titre du stage :
Analyse du comportement de dispersion chez un carnivore solitaire : le cas de l’ours brun dans les Pyrénées

Structure d’accueil :
OFB – Equipe ours
Impasse de la chapelle
31800 Villeneuve de Rivière

Responsables du stage :
Pierre-Yves Quenette : [email protected]
Cécile Vanpé : [email protected]
Tél : 05 62 00 81 08

Contexte :
La population d’ours brun des Pyrénées avec son effectif réduit, son isolement et le nombre réduit d’individus fondateurs est probablement la population la plus menacée d’Europe avec la population des Abruzzes en Italie. En 1995, cette population avait atteint le seuil critique de 5 individus cantonnés dans les Pyrénées occidentales.
Face à ce constat, des réintroductions d’ours bruns originaires de Slovénie ont été réalisées dans les Pyrénées centrales, en 1996 (2 femelles), 1997 (1 mâle), 2006 (4 femelles et 1 mâle), 2016 (1 mâle) dans les Pyrénées centrales, et enfin en 2018 (2 femelles) dans le noyau occidental dépourvue de femelles depuis 2004. Ces réintroductions ont conduit à la création de deux noyaux fonctionnels avec femelles reproductrices au sein de la population, les noyaux central et occidental espacés d’environ 80 km.
La connexion entre ces deux noyaux, par échange d’individus qui vont participer à la reproduction, est probablement un des enjeux majeurs pour la conservation de cette population d’ours brun. On parle souvent dans ce cas de dispersion efficace car ces mouvements de plus ou moins grande amplitude s’accompagnent de flux de gènes entre les zones de reproduction.
Le phénomène de dispersion est donc un processus comportemental clé qui permet souvent de connecter entre elles des populations ou (sous-populations) isolées. En écologie comportemental, ce comportement consiste à quitter à un moment ou à un autre leur lieu d’origine, ou de naissance, pour chercher un endroit favorable où il pourrait se reproduire. C’est ce que l’on appelle la dispersion de naissance (Clobert et al. 2001). D’une façon générale chez les oiseaux et les mammifères, ce sont généralement des jeunes individus qui se dispersent. Chez les mammifères, contrairement aux oiseaux, la dispersion est généralement biaisée en faveur des mâles, les femelles étant le plus souvent philopatriques (Greenwood 1980).
Parmi les principales hypothèses proposées pour expliquer les causes ultimes de la dispersion natale pour de nombreuse espèces, on peut citer : la compétition (pour les ressources, pour les partenaires), l’évitement des reproductions consanguines et la stochasticité environnementale (Lambin et al 2001, Ronce 2007).
Parmi les principaux mécanismes ontogénétiques proposés comme causes proximales qui déclenchent la dispersion sont souvent avancés les comportements agressifs des adultes, l’absence de liens sociaux forts vis-à-vis du groupe familial (Bekoff 1977), l’atteinte d’un seuil de masse corporelle (importance de la condition corporelle) avant la dispersion (Holekamp 1986), et les changements de sécrétion d’androgènes dans les cas des mammifères. Ces résultats suggèrent que la dispersion est le plus souvent un processus condition-dépendent.
Chez l’ours brun, la dispersion est fortement biaisée en faveur des mâles qui sont parfois capables de faire des déplacements de plusieurs centaines de kilomètre (Barton et al 2019). Par contre, les femelles sont généralement philopatriques et s’installent sur ou à proximité du domaine vital de leur mère, bien qu’elles puissent parfois se disperser également (ex. en Scandinavie, 40% des femelles dispersent ; Støen et al. 2006).
On distingue souvent 3 étapes dans la dispersion : partir-prospecter-s’installer (Clobert et al. 2001). Le choix de site où s’installer peut dépendre de nombreux paramètres. Parmi ceux-ci, l’hypothèse de l’induction de préférence d’habitat natal a été avancée. Cette hypothèse prédit que les individus disperseurs ont plus de chance de sélectionner des habitats avec des caractéristiques similaires à ceux de leur domaine vital de naissance. Ce résultat a été observé sur plusieurs taxons, notamment les mammifères qui sont connus pour avoir de fortes capacités cognitives (Immelmann 1975, Davis & Stamps 2004, Milleret 2019).

Objectifs :
Dans un premier temps, il s’agira au cours de ce stage de décrire les patrons de dispersion natal (distance, âge, durée et taux de dispersion), et notamment ceux des dispersions efficaces (accompagnées de reproductions), des mâles et des femelles de la population d’ours brun des Pyrénées. On utilisera pour cela les données de capture-recapture génétiques de tous les individus nés dans les Pyrénées depuis 1997. Nous testerons l’hypothèse que les ours mâles et femelles dans notre population présentent un comportement de dispersion différent, les femelles étant davantage philopatriques que les mâles et les mâles étant plus enclins à se disperser et sur de plus grandes distances que les femelles. On déterminera s’il existe des directions préférentielles ou non de dispersion.
Dans un deuxième temps, on testera l’hypothèse de préférence d’habitat natal. Pour cela, on comparera l’utilisation de l’habitat au sein du domaine vital natal vs. du domaine vital post-dispersion. On s’attend à ce que l’utilisation de l’habitat sur le domaine vital post-dispersal soit globalement similaire à celui sur le domaine vital natal.
Dans un troisième temps, on testera l’hypothèse d’évitement de reproduction consanguine pour les mâles. On comparera pour cela le degré d’apparentement des mâles avec les femelles présentes sur leur domaine vital natal vs. post-dispersal. On s’attend à ce que les mâles se dispersent sur des distances suffisantes pour éviter les femelles fortement apparentées (mères-sœurs).
Dans un quatrième temps, on testera l’hypothèse d’évitement de la compétition. On estimera pour cela le nombre de mâles et de femelles dont le domaine vital chevauche le domaine vital natal des individus. On s’attend à ce que plus la densité d’ours est forte sur le domaine vital natal d’un individu (et notamment la densité d’ours du même sexe) et plus il va avoir tendance à disperser.

Méthodes :
Les analyses porteront sur l’ensemble des données issues du suivi génétique non invasif de la population d’ours des Pyrénées. Depuis 1996, les individus nés dans les Pyrénées sont identifiés grâce aux échantillons de poils et de fèces collectés sur le terrain dans le cadre des opérations de suivi de la population d’ours organisées par l’OFB avec le concours du Réseau Ours Brun (ROB). Ces échantillons sont génotypés à l’aide de 13 marqueurs microsatellites (Duchamp & Quenette 2006, De Barba et al. 2017). Les parents sont systématiquement déterminés à l’aide du logiciel CERVUS lorsque les échantillons collectés le permettent.
Il s’agira de déterminer les domaines vitaux de naissance (durant la 1ère année passée avec la mère) des individus à partir de la localisation de leurs captures génétiques ou de celles de leur mère. Après la rupture du lien mère-jeunes, les domaines vitaux annuels seront évalués au cours du temps et comparés à celui du domaine maternel. Il faudra mettre en place une méthode pour caractériser les évènements de dispersion (quels critères utilisent-t-on pour distinguer les individus disperseurs vs. philopatriques) et la distance de dispersion (ex. distances euclidienne entre les centroïdes des domaines vitaux pré- et post-dispersion) et tester si les directions de dispersion sont aléatoires ou pas.
On effectuera une analyse d’autocorrélation spatiale pour évaluer la relation entre la distance spatiale et la distance génétique parmi toutes les paires d’ours femelles et mâles en utilisant GENALEX 6.5 (Peakall & Smouse 2006).

Compétence requise :
Connaissances : Ecologie, génétique des populations et comportement animal, Cartographie, SIG et analyses spatiales, Biostatistiques.
Savoir-faire opérationnel : Logiciel ARCGIS, Langage de programmation R (notamment packages de R associés à l’analyse spatiale, tels que Adehabitat), Bon niveau en anglais.
Savoir-être professionnel : Sens du relationnel (travail en équipe), rigueur, autonomie.

Diplômes – Formation – Expérience :
Etudiant en Master 2 d’Ecologie

Modalités de candidature :
Merci d’envoyer votre candidature avant le 30/11/2021, accompagnée d’un CV et d’une lettre de motivation, à Pierre-Yves Quenette : [email protected] et Cécile Vanpé : [email protected]

Bibliographie :
Bartoń K. A., Zwijacz-Kozica T., Zięba F., Sergiel A. & Selva N. 2019. Bears without borders: long-distance movement in human-dominated landscapes. Global Ecology and Conservation, 17, e00541.
Bekoff M. 1977. Mammalian dispersal and the ontogeny of individual behavioral phenotypes. American Naturalist 111, 715–723.
Clobert J., Danchin E., Dhondt A. A. & Nichols J. D. 2001. Dispersal. Oxford University Press, Oxford, R.U.
Cyril M., Andrés O., Sanz-Pérez A., Uza A., Carricondo-Sanchez D., Eriksen A., Sand H., Wabakken P., Wikenros C., Åkesson M. & Zimmermann B. 2019. Testing the influence of habitat experienced during the natal phase on habitat selection later in life in Scandinavian wolves. Scientific report 9(1), 1-11.
Davis J. M. & Stamps J. A. 2004. The effect of natal experience on habitat preferences. Trends in Ecology & Evolution 19, 411–416.
De Barba M., Miquel, C., Lobréaux, S., Quenette, P. Y., Swenson, J. E. & Taberlet, P. (2017). High‐throughput microsatellite genotyping in ecology: Improved accuracy, efficiency, standardization and success with low‐quantity and degraded DNA. Molecular Ecology Resources, 17(3), 492-507.
Duchamp C. & Quenette P. Y. 2005. La génétique non-invasive au service de l’étude d’espèces protégées : le cas du loup et de l’ours brun. Faune Sauvage 265, 47-54.
Greenwood P. J. 1980. Mating systems, philopatry and dispersal in birds and mammals. Animal Behaviour 28, 1140–1162.
Holekamp K. E. 1986. Proximal causes of natal dispersal in free living Belding’s ground squirrels (Spermophilus beldingi). Ecological Monographs 56, 365–391.
Immelmann K. 1975. Ecological Significance of Imprinting and Early Learning. Annual Review of Ecology and Systematics 6, 15–37.
Lambin X., Aars J. & Piertney S. B. 2001. Interspecific competition, kin competition and kin facilitation: a review of empirical evidence. In: Danchin E., Dhondt A. A. & Nichols J. D. (eds.), Dispersal, Oxford University Press, Oxford, R.U.
Milleret C., Ordiz A., Sanz-Pérez A., Uzal A., Carricondo-Sanchez D., Eriksen A., … & Zimmermann B. 2019. Testing the influence of habitat experienced during the natal phase on habitat selection later in life in Scandinavian wolves. Scientific reports 9(1), 1-11.
Peakall R. & Smouse P. E. 2006. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology 6, 288–295.
Ronce O. 2007. How does it feel to be like a rolling stone? Ten questions about dispersal evolution. Annual Review of Ecology Evolution and Systematics 38, 231–253.
Støen O. G., Zedrosser A., Sæbø S. & Swenson J. E. 2006. Inversely density-dependent natal dispersal in brown bears Ursus arctos. Oecologia 148(2), 356.

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