# Estimation du nombre de reproducteurs efficaces : un nouvel indicateur de l'état des populations

Olivier Lepais, Cécile Fanny Emilie Bacles, Frédéric Lange, Aurélie Manicki

► To cite this version:

Olivier Lepais, Cécile Fanny Emilie Bacles, Frédéric Lange, Aurélie Manicki. Estimation du nombre de reproducteurs efficaces : un nouvel indicateur de l'état des populations. Journée Scientifique et technique du Pôle Migrateurs INRA AFB, Jun 2019, Paris, France. 12 p. hal-02791159

HAL Id: hal-02791159

https://hal.inrae.fr/hal-02791159v1

Submitted on 5 Jun 2020

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons CC BY 4.0 - Attribution - International License
Estimation du nombre de reproducteurs efficaces :
un nouvel indicateur de l'état des populations

Olivier Lepais, Cecile Bacles, Frédéric Lange, Aurélie Manicki
UMR ECOBIOP | INRA, Univ. Pau & Pays Adour

12 06 2019

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

INRA
SCIENCE & IMPACT

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

UNIVERSITÉ
DE PAU ET DES
PAYS DE L'ADOUR

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

AGENCE FRANÇAISE
POUR LA BIODIVERSITÉ

ÉTABLISSEMENT PUBLIC DE L'ÉTAT
# Pourquoi s'intéresser à la taille efficace des populations ?

Nombre d'individus participant à la reproduction et leur contribution relative à la génération suivante

→ viabilité de la population à long terme

**Combien d'individus** ont contribué à la descendance lors d'une saison de reproduction donnée?

Reproducteurs potentiels

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

Juvéniles de l'année (0+)

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

Dépression de consanguinité, réduction de la diversité génétique et des capacités d'adaptation aux changements.

Quelle a été la **contribution de chacun** ?

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

Maintien de la diversité génétique et des capacités d'adaptation

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

$N_b = 4$

$N_b = 7$

$N_b = 13$

Taille efficace

► Nombre de reproducteurs efficaces ($N_b$) < nombre d'individus ($N_c$) : caractéristiques du système de reproduction et du succès reproducteur des individus (fécondité et survie des juvéniles)

► Information sur les processus écologiques et évolutifs se déroulant dans les populations.
# Suivi des populations de poissons migrateurs

## Importance du suivi des petites populations pour la conservation

* Rôles importants pour

* la connectivité entre grandes populations

* la continuité de l'aire de distribution

* Risque extirpation exacerbé

* Mais moyens limités pour leur suivi

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

## Le saumon Atlantique (Salmo salar)

* Espèce en déclin depuis les années 1970

* Suivi : évaluation du statut de conservation et des pratiques de gestion

* Utilisation des outils de la génétique des populations pour le suivi ?
## Objectifs du projet :
# Estimation du nombre de reproducteurs efficaces comme outils de suivi?

➤ **Evaluer** les conditions d'application et émettre des recommandations

• Echantillonnage de juvéniles par pêche à l'électricité sont-elles adaptées?

• Combien de juvéniles doivent être échantillonnés?

• Effet des caractéristiques des populations (taille, configuration spatiale...)?

➤ **Compareur** l'information apportée par la taille efficace et différentes variables démographiques sur une population suivie sur le long terme.
# Observatoire de recherche en environnement sur les poissons diadromes dans les fleuves côtiers (ORE DiaFC) : 3 sites de test

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

## Nivelle (10 années) :

- 2550 juvéniles 0+ IA

- 734 adultes

- 3028 juvéniles 0+ (Tentelier et al., *The Nature of Science & CJFAS*, 2016)

## Scorff (3 années) :

- 1950 juvéniles 0+ IA

## La Roche (1 année) :

Montorio, Le cor, Nevoux Evanno, non publié

- 600 juvéniles 0+

- 130 adultes

- Sites de pêche à l'électricité fixes, échantillonnage protocolé, échantillons disponibles

- Indices démographiques estimés, populations aux tailles et de configurations variées
# Estimation de la taille efficace à partir de juveniles 0+

Pêche à l'électricité de juvéniles 0+

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

Génotypage à 15 marqueurs microsatellites

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

Reconstruction génétique des fratries

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

Estimation de la taille efficace

$$ \frac{1}{N_b} = \frac{1 + 3\alpha}{4} (Q_1 + Q_2 + 2Q_3) - \frac{\alpha}{2} \left( \frac{1}{N_1} + \frac{1}{N_2} \right) $$

$$ N_b = 7 (4-14) $$

* Estimation réalisée avec le logiciel libre Colony (Wang, *Genetics*, 2004; Wang, *Genetics*, 2012)

* Ensemble de la **procédure détaillée dans le rapport de projet** (annexes techniques)
# Faisabilité 1 : nombre de juvéniles 0+ nécessaires

Sous-échantillonnage d'un nombre croissant de juvéniles 0+ utilisés

Nivelle : exemple pour 3 années

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

* Au minimum 2 X N<sub>b</sub> (ou ~ nombre d'adultes anadromes (N<sub>c</sub>)) juvéniles

* Réaliste dans une petite population telle que la Nivelle
# Faisabilité 2 : étude d'une plus grande population

## Scorff : exemple pour 3 années contrastées

<table><thead><tr><td>Année</td><td>Nombre d'adultes anadromes estimé (N<sub>c</sub>)</td><td>Nombre de juvéniles 0+ génotypés</td></tr></thead><tbody><tr><td>2009-2010</td><td>376</td><td>417</td></tr><tr><td>2011-2012</td><td>603</td><td>560</td></tr><tr><td>2014-2015</td><td>868</td><td>975</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

* La recommandation d'échantillonner $N_c$ juvéniles tient

* Méthode applicable pour des populations de taille petite à moyenne
# Quelle information apporte le nombre de reproducteurs efficaces?

Nivelle : 10 années de suivi

* $N_c$ élevée ≠ $N_b$ élevé

* Grande variabilité de $N_b/N_c$

* Nombre de reproducteurs efficaces ($N_b$) : reproduction et survie juvénile

①②: différences de survie juvéniles

③④: effet des facteurs environnementaux pour la reproduction ou la survie juvénile

Les **facteurs environnementaux** (qualité de l'habitat pour la reproduction et la survie des juvéniles) mais **pas les facteurs démographiques** (nombre d'anadromes adultes) semblent être les facteurs **limitant** dans la population

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Saisons de reproduction dans la Nivelle</figcaption></figure>

<footnote>* With data from Lange et al., unpublished, 2015; Lange et al., unpublished, 2017; Marchand et al., *Biodiversity Data Journal*, 2017</footnote>
# Que retenir ?

* Nombre de reproducteurs efficaces ($N_b$) : **paramètre intégratif**, sensible, pertinent pour caractériser les processus écologiques se déroulant à échelle temporelle fine (une saison de reproduction)

* Possible outil de suivi pour des **populations fermées de taille petite / moyenne**
  > mais **très sensible au plan d'échantillonnage**

* Applicable possible à d'autres espèces

* Si échantillons disponibles : **suivi rétrospectif**

* **Pour en savoir plus :**

- **Rapport final et annexes techniques**, disponible en ligne :
    ProdINRA : https://prodinra.inra.fr/record/473059

- **Article scientifique paru dans *Journal of Fish Biology*** en 2018
    https://doi.org/10.1111/jfb.13537

- **contact** : olivier.lepais@inra.fr ; @olepais

Avec le soutien financier de

AGENCE FRANÇAISE
POUR LA BIODIVERSITÉ
ÉTABLISSEMENT PUBLIC DE L'État

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

INRA
SCIENCE & IMPACT

Estimation du nombre de reproducteurs efficaces : un nouvel indicateur de l'état des populations.

**Rapport final**

incluant un **Guide méthodologique** d'échantillonnage ainsi qu'un **Protocole** d'analyse génétique à destination des utilisateurs

Olivier LEPAIS (INRA ECOBIOP, pôle AFB-INRA Gest'Aqua)

Décembre 2017

Document élaboré dans le cadre de :
la convention AFB-INRA 2016-2018.

En partenariat avec :

INRA U3E

INRA ESE

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

INRA
SCIENCE & IMPACT

<figure><img src="image_23.png" /></figure>
# Remerciements

Cécile Bacles, Frédéric Lange, Aurélie Manicki, Colin Bouchard, Cédric Tentelier (INRA-UPPA, UMR ECOBIOP)

Frédéric Marchand, Nicolas Jeannot (INRA, UE U3E)

Lucie Montorio, Marie Nevoux, Guillaume Evanno (INRA, UMR ESE)

Etienne Prévost (INRA, UMR Ecobiop)

Laurent Beaulaton (AFB, Pôle AFB-INRA Gest'Aqua)

Plateforme Genome Transcriptome de Bordeaux (INRA UMR BIOGECO)

Plateforme Gentyane de Clermont-Ferrand (INRA UMR GDEC)

Mésocentre de Calcul Intensif Aquitain

Avec le soutien financier de :

AGENCE FRANÇAISE
POUR LA BIODIVERSITÉ

ÉTABLISSEMENT PUBLIC DE L'ÉTAT

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

contact : olivier.lepais@inra.fr ; @olepais