Modélisation des interactions plant-puceron, en considérant explicitement le rôle des pratiques agricoles : Pêche (Prunus persica) - puceron vert (Myzus persicae) comme cas d'étude

Modelling plant-aphid interactions explicitly considering the role of cultural practices : Peach (Prunus persica) - green aphid (Myzus persicae) as study case

• Auteur / Autrice : Marta Zaffaroni
• Direction : Daniele Bevacqua
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Plantes et systèmes de culture horticoles (Avignon)
• Jury : Président / Présidente : Francesco De Pellegrini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Francesco De Pellegrini, Vincent Calcagno, Frédéric Hamelin, Cindy Morris
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Calcagno, Frédéric Hamelin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Myzus persicae

Pêcher

Ennemis des cultures

Épidémiologie

Modèles écologiques

Physiologie végétale

Mots clés libres

Modèle écologique

Physiologie végétale

Effet des pratiques culturelles

Modèle épidémiologique

Démographie des ravageurs

Ecological model

Plant physiology

Pest demography

Cultural practices effect

Epidemiological model

Résumé

Les pucerons modifient le développement des plantes et peuvent transmettre des virus, représentant ainsi une menace majeure pour les cultures. Il est possible de réduire la pression exercée par les pucerons sur les plantes et d’améliorer la production agricole en facilitant certains processus écologiques en plus ou en remplacement de l’utilisation de pesticides. Les modèles mathématiques peuvent aider à prédire la direction et la force de ces processus écologiques et ils peuvent révéler l’impact des modes alternatifs de gestion des cultures. La thèse proposée vise à développer des modèles mathématiques basés sur les processus, couplant la physiologie des plantes et la démographie des pucerons, afin de favoriser l’intensification écologique et de réduire l’utilisation des pesticides. Les modèles tiennent compte i) des interactions entre la plante et le puceron, alors que la plupart des modèles de culture ne prennent en compte que l’effet du ravageur sur la plante et non l’inverse, ce qui nuit à la compréhension de la lutte antiparasitaire via les pratiques culturales;et ii) de l’effet des pratiques culturales et du résultat en termes de récolte,questions qui sont généralement absentes dans les modèles écologiques. Je couple tout d’abord un modèle mécaniste de croissance des plantes avec un modèle de population des pucerons, je le calibre pour un système pêche-puceron vert et je l’utilise pour obtenir des informations sur les mécanismes qui sous-tendent la réponse des pucerons à la fertilisation et à l’irrigation. En outre, je développe un modèle épidémiologique qui tient compte explicitement de l’interférence entre deux pucerons vecteurs. J’applique ce modèle pour étudier l’effet de l’interférence inter-spécifique des pucerons dans la propagation des virus des plantes, en tenant compte de l’effet des pratiques agricoles.

Aphids alter plant development and can transmit viruses, thus representing a major threat for crops. Aphid pressure on plant can be reduced and crop production can be enhanced by facilitating some ecological processes in addition, or in substitution, to the use of pesticides. Mathematical models can help in predicting the direction and strength of these ecological processes and they can reveal the impact of alternative ways of managing crops. The proposed thesis aims to develop process based mathematical models coupling plant physiology and aphid demography to drive ecological intensification and reduce the use of pesticides. The models consider i) interactions between plant and aphid, while most crop models only consider the effect of the pest on the plant and not vice versa hence impairing insights upon bottom-up pest control via cultural practices; and ii) the effect of cultural practices and the outcome in terms of harvest, issues that are usually absent in ecological models. Therefore, I firstly couple a mechanistic plant growth model with a pest population model, I calibrate it for a peach-green aphid system and I use it to get insights on the mechanisms behind the response of aphids to fertilization and irrigation. Furthermore, I develop an epidemiological model explicitly accounting for the interference between two aphid vectors. I apply the model to explore the effect of inter-specific aphid interference in shaping the spread of plant viruses, considering the effect of agricultural practices.