Unfolding nature "in silico" : overcoming practical and metodological limitations of species distribution models

Abstract : The existence of a causal relationship between the spatial distribution of living organisms and their environment, in particular climate, has been long recognized and is the central principle of biogeography. In turn, this recognition has led scientists to the idea of using the climatic, topographic, edaphic and biotic characteristics of the environment to predict its potential suitability for a given species or biological community. In this thesis, my objective is to contribute to the development of methodological improvements in the field of species distribution modeling. More precisely, the objectives are to propose solutions to overcome limitations of species distribution models when applied to conservation biology issues, or when .used as an assessment tool of the potential impacts of global change. The first objective of my thesis is to contribute to evidence the potential of species distribution models for conservation-related applications. I present a methodology to generate pseudo-absences in order to overcome the frequent lack of reliable absence data. I also demonstrate, both theoretically (simulation-based) and practically (field-based), how species distribution models can be successfully used to model and sample rare species. Overall, the results of this first part of the thesis demonstrate the strong potential of species distribution models as a tool for practical applications in conservation biology. The second objective this thesis is to contribute to improve .projections of potential climate change impacts on species distributions, and in particular for mountain flora. I develop and a dynamic model, MIGCLIM, that allows the implementation of dispersal limitations into classic species distribution models and present an application of this model to two virtual species. Given that accounting for dispersal limitations requires information on seed dispersal, distances, a general methodology to classify species into broad dispersal types is also developed. Finally, the M~GCLIM model is applied to a large number of species in a study area of the western Swiss Alps. Overall, the results indicate that while dispersal limitations can have an important impact on the outcome of future projections of species distributions under climate change scenarios, estimating species threat levels (e.g. species extinction rates) for a mountainous areas of limited size (i.e. regional scale) can also be successfully achieved when considering dispersal as unlimited (i.e. ignoring dispersal limitations, which is easier from a practical point of view). Finally, I present the largest fine scale assessment of potential climate change impacts on mountain vegetation that has been carried-out to date. This assessment involves vegetation from 12 study areas distributed across all major western and central European mountain ranges. The results highlight that some mountain ranges (the Pyrenees and the Austrian Alps) are expected to be more affected by climate change than others (Norway and the Scottish Highlands). The results I obtain in this study also indicate that the threat levels projected by fine scale models are less severe than those derived from coarse scale models. This result suggests that some species could persist in small refugias that are not detected by coarse scale models. Résumé : L'existence d'une relation causale entre la répartition des espèces animales et végétales et leur environnement, en particulier le climat, a été mis en évidence depuis longtemps et est un des principes centraux en biogéographie. Ce lien a naturellement conduit à l'idée d'utiliser les caractéristiques climatiques, topographiques, édaphiques et biotiques de l'environnement afin d'en prédire la qualité pour une espèce ou une communauté. Dans ce travail de thèse, mon objectif est de contribuer au développement d'améliorations méthodologiques dans le domaine de la modélisation de la distribution d'espèces dans le paysage. Plus précisément, les objectifs sont de proposer des solutions afin de surmonter certaines limitations des modèles de distribution d'espèces dans des applications pratiques de biologie de la conservation ou dans leur utilisation pour évaluer l'impact potentiel des changements climatiques sur l'environnement. Le premier objectif majeur de mon travail est de contribuer à démontrer le potentiel des modèles de distribution d'espèces pour des applications pratiques en biologie de la conservation. Je propose une méthode pour générer des pseudo-absences qui permet de surmonter le problème récurent du manque de données d'absences fiables. Je démontre aussi, de manière théorique (par simulation) et pratique (par échantillonnage de terrain), comment les modèles de distribution d'espèces peuvent être utilisés pour modéliser et améliorer l'échantillonnage des espèces rares. Ces résultats démontrent le potentiel des modèles de distribution d'espèces comme outils pour des applications de biologie de la conservation. Le deuxième objectif majeur de ce travail est de contribuer à améliorer les projections d'impacts potentiels des changements climatiques sur la flore, en particulier dans les zones de montagnes. Je développe un modèle dynamique de distribution appelé MigClim qui permet de tenir compte des limitations de dispersion dans les projections futures de distribution potentielle d'espèces, et teste son application sur deux espèces virtuelles. Vu que le fait de prendre en compte les limitations dues à la dispersion demande des données supplémentaires importantes (p.ex. la distance de dispersion des graines), ce travail propose aussi une méthode de classification simplifiée des espèces végétales dans de grands "types de disperseurs", ce qui permet ainsi de d'obtenir de bonnes approximations de distances de dispersions pour un grand nombre d'espèces. Finalement, j'applique aussi le modèle MIGCLIM à un grand nombre d'espèces de plantes dans une zone d'études des pré-Alpes vaudoises. Les résultats montrent que les limitations de dispersion peuvent avoir un impact considérable sur la distribution potentielle d'espèces prédites sous des scénarios de changements climatiques. Cependant, quand les modèles sont utilisés pour évaluer les taux d'extinction d'espèces dans des zones de montages de taille limitée (évaluation régionale), il est aussi possible d'obtenir de bonnes approximations en considérant la dispersion des espèces comme illimitée, ce qui est nettement plus simple d'un point dé vue pratique. Pour terminer je présente la plus grande évaluation à fine échelle d'impact potentiel des changements climatiques sur la flore des montagnes conduite à ce jour. Cette évaluation englobe 12 zones d'études réparties sur toutes les chaines de montages principales d'Europe occidentale et centrale. Les résultats montrent que certaines chaines de montagnes (les Pyrénées et les Alpes Autrichiennes) sont projetées comme plus sensibles aux changements climatiques que d'autres (les Alpes Scandinaves et les Highlands d'Ecosse). Les résultats obtenus montrent aussi que les modèles à échelle fine projettent des impacts de changement climatiques (p. ex. taux d'extinction d'espèces) moins sévères que les modèles à échelle large. Cela laisse supposer que les modèles a échelle fine sont capables de modéliser des micro-niches climatiques non-détectées par les modèles à échelle large.

Analyse des besoins du système de prise en charge des addictions en Suisse: Module 1 : revue de littérature

Le but de cette étude est d'explorer et de définir, par une analyse des besoins, si l'offre actuelle en services dans le domaine des addictions est encore adaptée à la situation épidémiologique actuelle des addictions, à l'évolution des types de comportements liés à la dépendance et aux besoins des clients. Il s'agit en particulier de répondre aux questions suivantes: Existe-t-il actuellement des besoins en traitement pour lesquels il n'existe aucune offre appropriée ? Quels groupes ne sont pas ou sont insuffisamment atteints par l'offre existante? A quels genres de problèmes liés à la dépendance et à quels nouveaux besoins des clients les structures oeuvrant dans le domaine de la dépendance sont-elles confrontées? Quels sont les besoins d'adaptation du système de prise en charge nécessaires concernant soit les groupes-cibles de services, soit les types d'offres - en particulier le besoin en nouveaux concepts/modèles de prise en charge pour répondre à l'évolution des besoins? Comment ces structures font-elles face à l'accroissement de l'usage de multiples substances (multi-consommation)?

Étude rétrospective de la qualité de la chirurgie oncologique pédiatrique dans un centre académique suisse

Introduction : Il essentiel pour les patients, mais aussi pour l'utilisation appropriée des ressources médicales et financières, que les centres pédiatriques oncologiques de moindre envergure répondent de manière adéquate aux normes de soins et atteignent des résultats comparables à ceux des grands centres. Étant donné que l'impact économique des soins de santé est devenu un important modulateur des décisions politiques, il est urgent que les institutions abordent le sujet de la qualité en chirurgie pédiatrique oncologique, et fournissent des éléments pour appuyer ou modifier les lignes directrices existantes Patients et méthode : Par cette étude monocentrique rétrospective de 13 ans, nous avons analysé la qualité de la chirurgie pédiatrique de tumeurs abdominales ou thoraciques du Département Médico-Chirurgical du CHUV pratiquée sur 48 enfants. Afin d'y parvenir, nous avons choisi et analysé deux indicateurs de la qualité de ces soins. Le premier est la conformité de la pratique de ce service, avec les directives des protocoles de traitements internationaux. Le second paramètre étudié est la mesure du taux d'événements indésirables liés à la chirurgie du cancer observés dans notre population de patients. Résultats : La conformité avec les protocoles de traitement est très élevée avec un taux de 96%. L'incidence des événements indésirables liés à la chirurgie est de 34 patients sur 48 (66%). Les complications graves sont rares, avec 85% ne nécessitant pas plus qu'un traitement médical simple. Aucune mortalité chirurgicale n'a été identifiée. Conclusion : Nos données suggèrent que la planification méticuleuse de la chirurgie et l'exécution de celle-ci par des chirurgiens dédiés à l'oncologie pédiatrique, ainsi qu'une étroite collaboration avec des oncologues pédiatres sont des conditions essentielles à la qualité des soins apportés à ces patients. Dans ces conditions, même un centre d'oncologie pédiatrique de moindre envergure peut répondre aux normes établies par les grands centres internationaux.

Zinc et diarrhées chez les enfants de moins de cinq ans: les recommandations de l'OMS applicables en Suisse [Zinc and diarrhea in children under 5 years: WHO recommendations implemented in Switzerland].

In Europe, acute diarrhea, particularly caused by rotavirus are frequently the cause of epidemics in nurseries, schools, and even hospitals. Studies in many developing countries show that taking 10 to 20 mg per day of zinc for 10 to 14 days, during and after diarrhea, decreases the severity and reduces the number of episodes of diarrhea occurring within 2 to 3 months following the intake of zinc. However, the few studies conducted in developed countries do not confirm or deny its effectiveness in these countries, thereby limiting the global implementation of WHO recommendations for acute diarrhea. The ongoing study at the HEL (Children hospital - Lausanne) aims to promote this additional therapy in children under 5 years of age, perhaps allowing the helvetic application of the new WHO recommendations.

Maladie de Fabry. Analyse sémiologique de 17 familles en France et en Suisse

Etude de cohorte en France et en Suisse (7 centres). Analyse sémiologique des cas de maladie de Fabry (MF). Les cas index étaient 12 H, 5 F : âgemoyen au diagnostic 30 (9-58) et 34 ans (10-49), resp. Chez les H, le 1er symptôme était : acroparesthésies (acroP) (n=9) en moyenne à 8 ans (4-19). Le délai moyen premier symptôme-MF était de 17 ans (0-51), plus court en cas d'acroP qu'en cas d'autre symptôme révélateur (12.3 vs 19.6 ans). Les acroP « négligées » retardaient le diagnostic : angiokératomes (n=1, délai 28 ans), AVC du sujet jeune (n=2, délais 20 et 24 ans), insuffisance rénale terminale (n=1, délai 51 ans). Deux patients avaient une sémiologie complète : acroP, angiokératomes, hypohidrose, cornée verticillée, atteinte cérébrale, rénale (2 transplantations), cardiaque. Une hypoacousie était fréquente (n=6). Les errances diagnostiques ont été : SEP, neurobrucellose, PAN, cardiomyopathie hypertensive malgré l'absence d'HTA. Chez les F, le 1er symptôme était : acroP (n=3), cornée verticillée (n=1), angiokératomes (n=1). Le délai premier symptôme-MF était en moyenne de 15.6 ans (0-37). Tous les patients, à l'exception d'1 F, sont sous traitement enzymatique. Dans leurs familles, 47 autres cas (27H/20F) ont été diagnostiqués. La MF est à transmission dominante liée à l'X, avec expressivité variable. Elle atteint l'homme et la femme. Le diagnostic est trop tardif : l'interniste doit connaître la MF pour laquelle existe un traitement par alpha-galactosidase.

Intégrer les proches dans l'abord des addictions aux jeux d'argent : l'expérience d'une unité spécialisée en Suisse romande

Cet article décrit les procédures de soins mises en place depuis 10 ans au Centre de jeu excessif à Lausanne pour intégrer les proches dans le traitement des addictions aux jeux d'argent. Ce bilan permet de dégager également des pistes pour améliorer cette prise en compte des proches, que ce soit au niveau de la formation ou au niveau politique. (réd.).

L'exercice des droits politiques des membres de la Cinquième Suisse : quelles différences avec les Suisses de l'intérieur ?

En quoi la participation à la vie démocratique des citoyens de la Cinquième Suisse se distingue-t-elle des citoyens suisses ? Cette publication montre l'évolution démographique, la répartition spatiale et la structure de la Cinquième Suisse. Ce travail s'intéresse également à identifier les dissimilitudes entre l'étendue des droits politiques des citoyens de la Cinquième Suisse et de la Suisse, les dissemblances dans les canaux de vote et dans la procédure pour accéder à l'exercice du droit de vote. Sur la base des résultats des votations fédérales de 2004 à 2010 et des résultats des élections du Conseil national 2007, cette publication met également en lumière les différences des résultats entre le comportement politique des Suisses de l'étranger et de leurs compatriotes résidant en Suisse. La participation, la force des partis, le vote électronique, les mots d'ordre des partis et la thématique des votations sont des thèmes abordés dans cette analyse empirique. Worin unterscheidet sich die Beteiligung am demokratischen Leben der Bürgerinnen und Bürger der Fünften Schweiz von demjenigen der Schweizer Staatsbürgerinnen und Bürger ? Diese Publikation zeigt die demografische Entwicklung sowie die räumliche Verteilung und Struktur der Fünften Schweiz auf. Im Rahmen der Arbeit werden auch das unterschiedliche Ausmass der politischen Rechte, welche die Bürgerinnen und Bürger der Fünften Schweiz und diejenigen der Schweiz ausüben, und die Unterschiede bei den Abstimmungskanälen sowie im Verfahren zur Ausübung des Stimmrechts aufgezeigt. Auf die Resultate der Eidgenössischen Abstimmungen von 2004 bis 2010 und die Resultate der Nationalratswahlen 2007 gestützt, befasst sich diese Publikation zudem mit den unterschiedlichen Resultaten bezüglich des politischen Verhaltens der Auslandschweizerinnen und Auslandschweizer und ihrer in der Schweizlebenden Landsleute. Die Beteiligung, die Stärke der Parteien, das elektronische Abstimmen, die Parteilosungen und die Abstimmungsthematiken sind Themen, die im Rahmen dieser empirischen Analyse behandelt werden.