S

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• Séminaire ONEMA
• Démarches de modélisation
• Alexandre Péry (METO, INERIS)

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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.

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• QSARs

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Chimie
Chimie
QSAR
Statistiques
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SARs trois niveaux de complexité

• Read-Across  approche  ad-hoc 

• SARs identification dalertes structurelles

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• QSARs formalisation mathématique des structures
  moléculaires (i.e. descripteurs) et application
  aux régressions statistiques pour prédire des
  effets toxiques.

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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.

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Données de tératogénèse sur deux axes
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• POPULATIONS et SSDs

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Changement déchelle approche matricielle

• Les individus sont groupés selon des classes dâge

• Le paramètre dintérêt est le taux de croissance
  asymptotique.

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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.
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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.

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Approches SSD
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.

• 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.

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• MESOCOSMES

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Étude expérimentale de limpact de polluants
chimiques sur les populations de poissons
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. .

• 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)

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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
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• CONCLUSIONS

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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).