Structure du paysage agricole et risque épidémique, une approche démo-génétique.

Structure of agricultural landscapes and epidemic risk, a demo-genetic approach.

• Auteur / Autrice : Julien Papaïx
• Direction : Hervé Monod
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance le 26/09/2011
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie Gestion des Risques en agriculture (Palaiseau ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Jacques Daudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Monod, Elisabeth Fournier, Philippe Gate, Christian Lannou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frank Van den Bosch, Sylvain Gandon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relations plante-microorganisme pathogène

Épidémiologie génétique

Épidémiologie

Maladies

Plantes

Mots clés libres

Evolution

Epidémiologie du paysage

Hétérogénéité spatiale

Spécialisation

Evolution

Landscape epidemiology

Spatial heterogeneity

Specialisation

Résumé

L'intensification de l'agriculture a amélioré de façon considérable la production alimentaire ces dernières cinquante années mais elle s'est accompagnée d'un impact croissant sur l'environnement. En particulier, la modernisation de l'agriculture a impliqué une simplification de la structure des paysages agricoles rendant nos agro-ecosystèmes plus sensibles au risque épidémique. L'utilisation de la diversité génétique des cultures est une solution prometteuse pour réduire le risque d'occurrence et de propagation des maladies des cultures. Elle nécessite cependant une gestion collective des espaces agricoles. En conséquences, l'échelle d'étude ne doit plus se focaliser sur la parcelle mais sur le paysage. Dans cette thèse, nous nous interessons aux processus se déroulant à l'échelle du paysage et au rôle de la diversité des plantes cultivées pour le contrôle des épidémies. Nous avons identifié trois questions: comment les populations pathogènes se propagent-elles dans un paysage d'hôtes hétérogène ? Comment les différents génotypes composant la population pathogène entrent-ils en compétition au sein d'une population hôte diversifiée ? et, à plus long terme, comment les populations pathogènes évoluent-elles en réponse à la structure des populations hôtes ? Chacune de ces questions a été approfondie grâce à l'analyse de données obtenues en condition de production mais aussi par des approches théoriques. Nous avons montré que la composition et la structure spatiale des populations hôtes influence fortement la population pathogène. Cependant, les recommandations que peut fournir ce travail pour gérer la diversité génétique dépendent de l'objectif visé.

Agriculture intensification has improved food production impressively in the past 50 years but this came with an increasing impact on the environment. In particular, modern agriculture has led to the simplification of the environmental structure over vast areas. As a consequence, agro-ecosystems are particularly susceptible to epidemics. The increase of crop genetic diversity is a promising way for reducing the risk of occurrence and development of diseases in crops but the technical and organisational conditions required to manage the genetic resources at this scale have not been established yet. This will require shifting the scale of crop protection investigations from the field to the agricultural landscape. In this PhD thesis we focus on landscape-scale processes and on the potential role of functional diversity in cultivated landscapes to better control plant diseases. We identified three questions: how does a pathogen population spread over a heterogeneous host landscape? How do pathogen genotypes compete in a diversified host population? And, in a longer term, how do pathogen populations evolve in response to host landscape structure? Each of these questions is investigated through the analysis of real data and the development of theoretical approaches. We demonstrate that the composition and the spatial structure of the host landscape greatly influence the pathogen population dynamics and evolution. The recommendations that this work could provide in order to practically manage the genetic resources will depend on the desired aim and will request further collaborative work withthe professional operators.