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13/01/2014 1 / 1 DCO Séminaire ONEMA Démarches de modélisation Alexandre Péry (METO, INERIS)

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1 13/01/ / 1 DCO Séminaire ONEMA Démarches de modélisation Alexandre Péry (METO, INERIS)

2 13/01/ / 2 Activités de modélisation en écotoxicologie à lINERIS Modèles QSARs. Intégration du changement déchelle individu-population dans les approches SSD. Modélisation de populations de poissons dans les rivières artificielles.

3 13/01/ / 2 QSARs

4 13/01/ / 2 Statistiques Chimie Toxicologie Chimie QSAR

5 13/01/ / 2 SARs : trois niveaux de complexité Read-Across : approche « ad-hoc » SARs : identification dalertes structurelles

6 13/01/ / 2 QSARs : formalisation mathématique des structures moléculaires (i.e. descripteurs) et application aux régressions statistiques pour prédire des effets toxiques.

7 13/01/ / 2 Action 1: Evaluation des logiciels existant Boite à outil OCDE (Q)SAR (en collaboration avec J. Devillers, CTIS). Logiciels en développement au niveau européen (OSIRIS et NOMIRACLE). Action 2 : développement de nouvelles approches Prédiction de données chroniques à partir de relations structurelles et de données aïgues Action 3 : intégration de lincertitude dans les modèles Nous avons mis au point un outil capable de faire une prédiction, tout en évaluant lincertitude liée à cette prédiction. Cette incertitude englobe la variabilité expérimentale et le positionnement de la molécule dans lespace des descripteurs.

8 13/01/ / 2 Données de tératogénèse sur deux axes

9 13/01/ / 2 POPULATIONS et SSDs

10 13/01/ / 2 Changement déchelle : approche matricielle Les individus sont groupés selon des classes dâge Le paramètre dintérêt est le taux de croissance asymptotique.

11 13/01/ / 2 Modélisation individu-centrée Lindividu est finement décrit, avec ses caractéristiques propres. La population est un groupe dindividus qui interagissent. "A scalable simulator for forest dynamics," S. Govindarajan, M. Dietze, P.K. Agarwal, J. Clark. accepted to Symposium of Computational Geometry 2004.

12 13/01/ / 2 Modélisation individu-centrée : apports Ce type de modèles permet de prendre en compte la variabilité interindividuelle et de prendre en compte des effets différenciés en fonction des caractéristiques physiologiques des individus. Il est possible dintroduire une contrainte de ressources, ce qui permet détudier les biomasses et les densités pour une population régulée, en complément de létude de croissance asymptotique proposée par les approches matricielles.

13 13/01/ / 2 Approches SSD Les données utilisées pour les SSDs sont souvent disparates (croissance, reproduction) sans information quant à la pertinence écologique. Il sagit dintroduire des données intégrées au niveau des populations dans les calculs de SSDs. Des QSARs, avec un poids plus faible, pourraient être utilisés. Les approches SSDs visent à représenter la distribution des réponses des espèces afin de dériver des seuils génériques qui soient protecteurs pour un pourcentage donné despèces.

14 13/01/ / 2 MESOCOSMES

15 13/01/ / 2 Étude expérimentale de limpact de polluants chimiques sur les populations de poissons Variabilité importante des variables descriptives des populations entre les cosmes Coefficient de variation moyen entre les cosmes des variables biologiques suivies : 51% (17 études ; Sanderson, 2002) Peu de réplicats des populations de chaque traitement En moyenne 3,5 réplicats par traitement (17 études ; Sanderson, 2002) Les études en cosmes se réalisent à une échelle pertinente vis-à-vis des écosystèmes. Cependant, elles présentent des failles statistiques importantes qui constituent une limitation forte de la pertinence de leur utilisation..

16 13/01/ / 2 Conséquences pour les expériences décotoxicologie en mésocosme Faible puissance statistique de la comparaison entre les populations témoins et les populations exposées au polluant Facteur limitant pour détecter des effets significatifs autres que des effets très importants Comment augmenter la puissance statistique des expériences ? modéliser la dynamique de population pour simuler toutes les populations témoins possibles d'une expérience Modélisation individu-centrée : prise en compte des composantes stochastiques inter- et intra-individuelles, et les interactions entre individus 0 0,1 0,2 0,3 0,4 Fréquence Variable descriptive

17 13/01/ / 2 CONCLUSIONS

18 13/01/ / 2 CONCLUSIONS Nous cherchons à mieux prendre en compte linformation disponible pour lévaluation du risque écotoxicologique : En intégrant les modèles QSARs à cette évaluation. En privilégiant léchelle population pour se situer à une échelle écologique pertinente, accessible par la modélisation en intégrant les résultats de tests de toxicité sur des individus. En confrontant les approches de modélisation à des situations proches du terrain (les mésocosmes).


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