Thèse Impacts des Changements Globaux sur la Dynamique à Long Terme des Communautés d'Insectes H/F - 38

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : CSV- Chimie et Sciences du Vivant
Laboratoire de recherche : Laboratoire d'ECologie Alpine
Direction de la thèse : Laure GALLIEN ORCID 0000000348821580
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-09T23:59:59

Face aux changements globaux, la biodiversité subit un déclin massif partout sur la planète. Si la dynamique des grands animaux et des plantes est généralement bien documentée, pour la grande majorité des espèces - notamment les insectes - trop peu de travaux existent. En Europe, la biomasse totale des insectes a chuté de plus de 75 % au cours des 30 dernières années, et localement leurs populations contiennent de moins en moins d'individus. Les causes de ce déclin sont multiples, incluant notamment l'usage des pesticides, la destruction et la fragmentation des habitats naturels, ainsi que l'appauvrissement des sols, crucial pour de nombreux stades larvaires. Cependant, faute de suivis spatio-temporels sur un large éventail d'espèces, ces phénomènes et leurs mécanismes sous-jacents restent encore mal compris, et donc difficiles à endiguer.

Aujourd'hui, trois avancées majeures - conceptuelles, méthodologiques et théoriques - ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre et prédire la réponse des communautés d'insectes aux perturbations anthropiques. Premièrement, la numérisation massive des collections de muséums rend accessible un grand nombre de spécimens anciens, permettant ainsi de reconstruire leur histoire au cours des 100 dernières années partout en Europe, et donc de comprendre les mécanismes liés à leur déclin. Deuxièmement, les progrès en analyse d'images, combinés à l'essor de bases de données annotées de photographies d'insectes, facilitent l'identification taxonomique d'un grand nombre d'espèces directement sur le terrain. Ces outils rendent possible la réalisation de campagnes d'inventaires à grande échelle, couvrant un large gradient de perturbations anthropiques (milieux naturels, urbains et agricoles), afin de caractériser finement l'état actuel des communautés d'insectes. Troisièmement, les nouvelles extensions de la théorie de la coexistence aux réseaux multi-trophiques permettent désormais de construire des modèles mécanistes capables de simuler, à moyen et long terme, les conséquences de l'appauvrissement des populations d'un ou plusieurs insectes clefs de voûte sur les communautés en entier. Ces modèles offrent notamment la possibilité d'identifier des cascades d'extinctions, et d'évaluer l'efficacité de différentes mesures de restauration.

Ce projet de thèse s'appuie sur ces innovations récentes et s'articule autour de trois objectifs complémentaires.
(O1) Le premier objectif vise à comprendre les changements passés en exploitant les collections muséales européennes afin de retracer les trajectoires morphologiques des insectes au cours du dernier siècle. Il s'agira notamment d'évaluer si les pressions anthropiques se traduisent par des changements morphologiques mesurables (par exemple une diminution de la taille corporelle), d'identifier les espèces et régions les plus affectées, et de relier ces changements à des facteurs environnementaux (changements climatiques et d'utilisation des sols).
(O2) Le deuxième objectif consiste à décrire l'état actuel des communautés d'insectes à l'aide d'un protocole d'identification non létal in situ. Des campagnes d'échantillonnage des interactions plantes-pollinisateurs seront menées le long de gradients d'urbanisation et d'intensification agricole afin d'analyser l'influence des perturbations anthropiques sur la structure des communautés et les interactions entre espèces.
(O3) Enfin, le troisième objectif vise à prédire les trajectoires futures des communautés d'insectes en combinant les données de terrain acquises avec des modèles mécanistes de dynamiques de réseaux multi-trophiques issus de la théorie de la coexistence. Ces simulations permettront d'estimer les échelles temporelles auxquelles les effets des perturbations deviennent observables, d'identifier les espèces clés pour la stabilité des communautés, et d'évaluer l'efficacité de différentes stratégies de restauration.

Face aux changements globaux, la biodiversité subit un déclin massif partout sur la planète. Si la dynamique des grands animaux (mammifères, reptiles, amphibiens, oiseaux) et des plantes est généralement bien documentée en Europe, pour la très grande majorité des espèces - notamment les insectes et autres invertébrés - trop peu de travaux existent. Or, les invertébrés représentent environ 70 % de toutes les espèces connues et occupent presque tous les habitats et toutes les niches trophiques sur Terre. Leur ubiquité et leur diversité les rendent indispensables au fonctionnement des écosystèmes et à la fourniture de contributions naturelles essentielles aux sociétés humaines, allant de la pollinisation et de la décomposition à la lutte contre les ravageurs et à la dispersion des graines.
Malgré leur abondance et leur importance écologique, nos connaissances sur le maintien et l'évolution des populations d'invertébrés face aux changements globaux restent très lacunaires, même dans les régions considérées comme bien étudiées. En particulier, on manque de séries temporelles longues (idéalement datant d'avant les périodes d'industrialisation des pratiques agricoles et d'étalement urbain), qui permettraient de mesurer la véritable ampleur des changements au niveau des espèces. De plus, les méthodes de suivi pour ces groupes sont difficiles à mettre en place car elles nécessitent des compétences taxonomiques poussées (identification à l'espèce sous binoculaire souvent nécessaire). Développer un protocole d'échantillonnage à la fois démocratisable et non létal pour les insectes est donc essentiel, tant du point de vue de leur conservation, que d'un point de vue éthique. Finalement, l'ensemble de ces lacunes sur les populations d'insectes fait que ces groupes taxonomiques sont rarement considérés dans les mesures ou dans les zones de conservation, notamment par l'absence de modèles capables de prédire (de façon fiable) l'abondance, la richesse future ou les aires de répartition des insectes.
Pour mieux comprendre l'influence des multiples perturbations liées aux activités humaines sur la dynamique spatio-temporelle des communautés d'invertébrés, nous avons besoin (1) de nous appuyer sur les dynamiques passées lointaines (environ 100 dernières années) pour comprendre et mesurer les causes et les lieux de leurs déclins majeurs, (2) de développer des outils efficaces qui nous permettent de faire un état des lieux des communautés d'invertébrés aujourd'hui, pour être en mesure (3) de prédire leurs dynamiques futures et ainsi identifier les mesures de protections efficaces.

Les trois objectifs principaux sont:
1) Comprendre les changements passés, en reconstruisant les trajectoires historiques des populations d'insectes grâce aux collections anciennes (approche muséomique).
2) Décrire les communautés actuelles, en développant et utilisant des outils d'identification efficaces pour le terrain le long de gradients d'anthropisation (approche empirique de terrain).
3) Prédire les trajectoires futures, en empruntant des modèles issus de la théorie de la coexistence pour simuler les dynamiques de réseaux selon différents scénarios de perturbation et de protection (approche théorique et modélisation).

Ce projet de thèse mettra en place une combinaison de méthodes variées, alliant techniques de mesure sur images photos (manuelles ou assistées par intelligence artificielle), observations et mesures de terrain, télédétection (pour extraire des données de pressions anthropiques), analyses statistiques, et modélisation mécaniste des interactions biotiques.