Résumé
Il est reconnu depuis longtemps que l'écologie et l'évolution se rétroagissent l'une sur l'autre. En partant d'une compréhension mécaniste des liens entre l'écologie et l'évolution au niveau des processus, des mécanismes et des patrons, je présente les principaux défis à relever pour comprendre les rétroactions éco-évolutives : échelles de temps, interactions au sein des échelles d'organisation et entre elles, et structure spatiale (chapitre 1). Ensuite, en utilisant une perspective de réseaux hiérarchiques, je pose la question suivante : comment la prise en compte explicite des interactions au niveau des gènes et de la structure spatiale par la modélisation des réseaux de régulation génétique (chapitre 2) et des réseaux spatiaux (chapitres 3--6) respectivement, a-t-elle un impact sur les rétroactions éco-évolutives ? C'est pourquoi, dans cette thèse, j'ai développé des modèles basés sur l'individu qui fournissent une preuve de concept de la manière dont l'assouplissement des hypothèses standard d'additivité dans l'architecture génétique et les structures spatiales simplifiées ont un impact sur les rétroactions éco-évolutives. Je montre que la prise en compte explicite des réseaux géno-régulateurs et spatiaux modifie effectivement les schémas écologiques et évolutifs par rapport aux modèles simplifiés. Plus précisément, je constate que l'expansion de l'aire de répartition dans des gradients environnementaux externes crée des conditions dans lesquelles les réseaux de régulation génétique qui sont plus sensibles à la mutation, et qui s'adaptent donc plus rapidement à de nouvelles conditions, se retrouvent au front de l'aire de répartition (de l'écologie à l'évolution ; eco-to-evo). L'évolution d'une plus grande sensibilité à la mutation entraîne à son tour une accélération de la dynamique d'expansion de l'aire de répartition (evo-to-eco). Ce résultat ne peut être obtenu dans des architectures additives simples. A l'autre extrême, dans le cas des réseaux spatiaux où l'écologie est plus rapide que l'évolution (Chapitres 3--5), je montre que les réseaux spatiaux terrestres et aquatiques fluviaux distribuent les densités d'hôtes et de parasites d'une manière caractéristique. Cela conduit à une structuration à la fois démographique et génétique (kin) des partenaires en interaction. La structure génétique, telle qu'elle est capturée par la parenté des parasites, conduit à des modèles caractéristiques d'évolution de la virulence (eco-to-evo) dans les paysages terrestres et fluviaux (chapitre 3) et la structure démographique (chapitre~4) conduit à sa coévolution avec la dispersion des hôtes (chapitre 5). Les différences dans la virulence évoluée des parasites ont également un impact sur la distribution des hôtes et des parasites dans l'espace (chapitre 3 ; evo-to-eco). Enfin, en ce qui concerne la coévolution de la dispersion de l'hôte et de la virulence du parasite, limitée par la variation génétique permanente, au cours de l'expansion des aires de répartition dans les réseaux spatiaux (chapitre 6), je montre, pour l'ensemble des paramètres étudiés, que l'expansion des aires de répartition crée des conditions dans lesquelles les effets évolutifs de la structure des réseaux spatiaux sont fortement réduits (eco-to-evo). Cela conduit à ce que la vitesse des expansions de l'aire de répartition soit déterminée par la seule structure du réseau spatial (evo-to-eco). Par conséquent, mes résultats appellent à une étude systématique de l'impact de la complexité des systèmes biologiques sur les rétroactions éco-évolutives à tous les niveaux : gènes, individus, populations et communautés, en tenant compte explicitement de l'espace et des échelles de temps éco-évolutives (Discussion générale ; chapitre 7).