[Soutenance de thèse] 11/12/23 : Andrea Radici : « Un cadre de modélisation pour le développement des stratégies eco-efficientes de lutte contre les agents pathogènes aériens des plantes : les cas de la rouille noire du blé et de la moniliose des pêchers » (INRAE BioSP)

Titre de la thèse

« Un cadre de modélisation pour le développement des stratégies eco-efficientes de lutte contre les agents pathogènes aériens des plantes : les cas de la rouille noire du blé et de la moniliose des pêchers »

Date et lieu

11 décembre à 14h00
Salle Alvéole,
INRAE PACA,
228 route de l’Aérodrome,
CS 40509 Domaine Saint-Paul – Site Agroparc,
84914 Avignon Cedex 9

Discipline

Sciences Agronomiques

Laboratoire

INRAE BioSP

Encadrement

• Daniele BEVACQUA (directeur)
• Davide MARTINETTI (co-directeur)

Composition du jury de soutenance

• Virginie RAVIGNÉ
• Thibaud PORPHYRE
• Cindy MORRIS
• Suzanne TOUZEAU
• Daniele BEVACQUA
• Davide MARTINETTI

Résumé de la thèse

L’émergence de pathogènes végétaux s’accélère dans le monde entier, menaçant la sécurité alimentaire. Il est urgent de concevoir des outils innovants de protection des plantes, en associant des stratégies de surveillance à des stratégies de lutte précoce contre les maladies, afin de garantir la sécurité alimentaire tout en assurant la viabilité environnementale des pratiques agricoles. Dans ce contexte, les pathogènes aériens représentent un enjeu majeur, car ils peuvent se propager sur de longues distances.

Dans cette thèse, je propose un cadre de modélisation pour concevoir des stratégies basées sur les réseaux complexes pour la surveillance et le contrôle des pathogènes des plantes se déplaçant dans les masses d’air. Je prends comme sujets d’étude le pathogène fongique Puccinia graminis, agent causal de la rouille noire du blé, et Monilinia fructicola, agent causal de la pourriture brune des pêches.

Tout d’abord, je présente la modélisation des interactions entre hôte et pathogène sous forme de réseaux complexes et je retrace la manière dont les scientifiques ont utilisé les propriétés des réseaux pour élaborer des stratégies de protection contre les maladies. Ensuite, je reconstruis le réseau épidémique mondial de la rouille noire du blé, où les régions productrices de blé sont reliées par des connexions potentielles de transport de pathogènes. J’estime ces connexions à l’aide d’un modèle aérobiologique basé sur des simulations de trajectoires Lagrangiennes. Je montre comment un algorithme basé sur les réseaux complexes peut aider à identifier les meilleures sentinelles, c’est-à-dire les endroits où une épidémie peut être détectée rapidement. Troisièmement, j’intègre le modèle aérobiologique dans un cadre épidémiologique métapopulationnel afin de simuler la propagation spatiale d’une épidémie de maladie des plantes. En particulier, je couple un modèle dépendant du climat décrivant la susceptibilité de l’hôte et son épidémiologie à l’intérieur des vergers avec des simulations de trajectoires Lagrangiennes déterminant les transports des pathogènes entre les vergers. J’utilise la pourriture brune des pêches en France comme cas d’étude, pour lequel je produis des cartes de risque épidémiologique afin de faciliter le développement des stratégies de protection. Enfin, j’évalue la perte globale d’efficacité de la surveillance due au manque de communication et coordination entre les pays dans le cas des maladies transfrontalières. J’utilise le réseau épidémique mondial de la rouille du blé comme cas d’étude. J’évalue les efforts de surveillance (c’est-à-dire le nombre de sentinelles) déployés par chaque pays pour atteindre un objectif de surveillance donné dans un scénario de coopération (c’est-à-dire sans tenir compte des frontières) puis dans un scénario où chaque pays est indépendant.

Compte tenu de la forte densité du réseau épidémique mondial de Puccinia, il est possible de trouver un ensemble restreint de sentinelles (1% du réseau) qui surveillent indirectement la moitié des régions productrices de blé (50% du réseau). Je démontre que la connectivité basée sur les masses d’aires aide la reconstruction des observations de l’incidence de la pourriture brune en France, et identifie les endroits les plus à risque dans la vallée du Rhône. Les avantages d’une stratégie coopérative, qui interprète correctement l’échelle de dispersion de la maladie, sont évidents pour les maladies transfrontalières, mais sont répartis de manière hétérogène entre les pays : des mécanismes de compensation devraient être mis en œuvre pour obtenir un soutien unanime en faveur d’un système de surveillance coopératif international.