Modélisation de la dynamique isotopique par la modélisation bioénergétique (ISODyM) // Modeling Isotopic Dynamics through Bioenergetic Modeling (ISODyM)

Ce projet de recherche vise à améliorer la compréhension et la modélisation des dynamiques isotopiques dans les réseaux trophiques marins, un enjeu crucial pour anticiper les impacts des changements globaux sur les écosystèmes et les services associés, tels que la pêche et la régulation climatique. Dans un contexte où les méthodes classiques d'analyse isotopique (modèles statiques) négligent souvent les variations temporelles des paramètres clés comme le facteur de discrimination trophique (TDF) et le taux de renouvellement isotopique (λ), notre équipe a développé des modèles de mélange dynamiques (DMM) intégrant explicitement ces dynamiques. Ces modèles, déjà appliqués avec succès dans des travaux antérieurs (Ballutaud et al., 2022 ; Cathelin et al., 2025), permettent de réduire significativement les biais dans l'estimation des régimes alimentaires et des flux trophiques. Le présent projet propose d'aller plus loin en couplant ces DMM avec le modèle mécaniste DIB (Dynamic Isotopic Budget), basé sur la théorie DEB (Dynamic Energy Budget), afin de prédire les variations du TDF et de λ en fonction de facteurs écologiques comme la température ou la disponibilité alimentaire. Ce couplage s'appuiera sur les archives numériques du DEB, couvrant plus de 7 000 espèces, et sera validé par des expériences de changement de régime alimentaire (DSE) menées sur des espèces emblématiques de la région Hauts-de-France, comme la moule et l'arénicole, ainsi que par l'analyse de jeux de données écologiques en cours d'acquisition. Les résultats attendus incluent le développement d'outils d'inférence isotopique conviviaux, sous forme de packages R open-source, ainsi que la publication d'articles dans des revues internationales de premier plan. Ce projet s'inscrit dans les priorités scientifiques du LOG et du laboratoire de ressources halieutiques de l'Ifremer, avec un impact potentiel majeur sur la gestion durable des ressources marines et la conservation des écosystèmes.
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This research project aims to improve the understanding and modeling of isotopic dynamics in marine food webs, a critical issue for anticipating the impacts of global changes on ecosystems and associated services, such as fisheries and climate regulation. In a context where classical isotopic analysis methods (static models) often overlook temporal variations in key parameters such as the trophic discrimination factor (TDF) and the isotopic turnover rate (λ), our team has developed dynamic mixing models (DMM) that explicitly integrate these dynamics. These models, already successfully applied in previous studies (Ballutaud et al., 2022; Cathelin et al., 2025), significantly reduce biases in the estimation of dietary regimes and trophic fluxes.
The present project proposes to go further by coupling these DMMs with the mechanistic DIB (Dynamic Isotopic Budget) model, based on DEB (Dynamic Energy Budget) theory, to predict variations in TDF and λ as a function of ecological factors such as temperature or food availability. This coupling will rely on the DEB digital archives, covering over 7,000 species, and will be validated through dietary shift experiments (DSE) conducted on emblematic species from the Hauts-de-France region, such as mussels and lugworms, as well as through the analysis of ecological datasets currently being acquired.
The expected outcomes include the development of user-friendly isotopic inference tools, in the form of open-source R packages, and the publication of articles in leading international journals. This project aligns with the scientific priorities of the LOG and the Ifremer Fisheries Resources Laboratory, with a potentially major impact on the sustainable management of marine resources and ecosystem conservation.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://log.cnrs.fr/component/content/article/modelisation-de-la-dynamique-isotopique-par-la-modelisation-bioenergetique-isodym?catid=52&Itemid=101

Enseignement supérieur

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Un réel intérêt pour l'écologie numérique en général est indispensable, ainsi qu'une bonne maîtrise de R pour les traitements de données. Des connaissances en écologie isotopique seraient bienvenues pour la compréhension du sujet, de la littérature associée, de l'analyse et de l'exploitation des résultats. Enfin, une bonne compréhension de l'anglais et une capacité à la synthèse bibliographique et à la rédaction scientifique sont aussi requises.
A genuine interest in computational ecology is essential, along with a strong proficiency in R for data processing. Knowledge of isotopic ecology would be welcome for understanding the subject, related literature, and the analysis and interpretation of results. Finally, a good mastering of English and the ability to synthesize bibliographic information and produce scientific writing are also required.