Contribution de la télédétection et de l'approche paysagère à l'étude des gîtes larvaires des moustiques Aedes aegypti et albopictus en contexte de surveillance entomologique et de lutte antivectorielle

Contribution of remote sensing and landscape-based analysis to the study of Aedes aegypti and albopictus mosquitoes breeding sites in the context of entomological surveillance and vector control.

• Auteur / Autrice : Claire Teillet
• Direction : Rodolphe Devillers
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géomatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observation Spatiale, Modèles et Science Impliquée

Mots clés

Mots clés libres

Santé

Géographie

Maladies à transmission vectorielles

Très haute résolution spatiale

Paysages urbains

Dengue

Health

Geography

Vector-borne diseases

Very high spatial resolution

Urban landscapes

Dengue

Résumé

La dengue est l'une des maladies virales les plus répandues dans le monde. Les moustiques Ae. aegypti et Ae. albopictus, ses principaux vecteurs, sont bien adaptés aux milieux urbains, y trouvant les éléments nécessaires à leur vie et à leur reproduction. Leur répartition et abondance sont influencées par des facteurs socio-environnementaux. Le changement climatique et la circulation mondiale des biens et des personnes facilitent l'expansion géographique d'Ae. albopictus et augmentent le risque de transmission de la dengue en Europe. En l'absence de vaccin efficace, la surveillance et la lutte antivectorielle (LAV) reposent principalement sur la destruction des gîtes larvaires, l'épandage ciblé d'insecticides contre les moustiques adultes, ainsi que sur des actions de prévention auprès des populations. La surveillance des gîtes larvaires en milieux urbains est coûteuse et difficile à réaliser de manière exhaustive et régulière, encourageant le développement de méthodes pouvant aider à cibler les actions. La télédétection, via des proxys environnementaux, pourrait permettre de pallier en partie ces limites en caractérisant les environnements urbains favorables aux gîtes larvaires d'Aedes. Cette thèse a ainsi pour objectif d'explorer l'apport de la télédétection à très haute résolution spatiale (THRS) à l'étude de la distribution et de l'abondance des gîtes larvaires potentiels ou avérés des moustiques Aedes en milieu urbain, et de contribuer à mieux cibler les actions de LAV. Pour ce faire, cette thèse a exploré de nouvelles variables de caractérisation des paysages urbains à partir d'images THRS, et a modélisé les relations entre ces variables et des données collectées en routine par les services en charge de la surveillance et de la LAV, afin de prédire la distribution et l'abondance des gîtes larvaires à l'échelle de la ville. Des analyses de textures et des métriques paysagères appliquées aux images satellitaires ont permis de mieux caractériser l'hétérogénéité des paysages urbains à fine échelle, améliorant les connaissances sur les liens entre la texture urbaine et les gîtes larvaires potentiels ou avérés. En particulier, cette approche a permis, à Cayenne (Guyane française), (1) de modéliser l'abondance des gîtes larvaires potentiels, (2) d'en dériver la capacité de charge de l'environnement et (3) de produire une carte dynamique des densités de moustique Ae. aegypti et, à Montpellier, de prédire la probabilité de présence des larves d'Ae. albopictus dans les espaces publics de l'agglomération. Ces travaux ont montré que la texture est une variable discriminante des types urbains, caractérisés par différents degrés de fragmentation et d'organisation du bâti et de la végétation de tailles et densités variables. Cependant, la capacité de la texture à prédire des gîtes larvaires est contrastée, n'étant un bon prédicteur de l'abondance des gîtes potentiels (Cayenne) ou de la présence de larves (Montpellier) que lorsqu'elle est associée à des indices spectraux et à des métriques paysagères. Les images THRS ont également permis de spatialiser les biais d'échantillonnage dans les données de prospection larvaire, permettant de questionner les performances des modèles. L'usage plus systématique des images THRS pour la planification des actions de prospection terrain peut ainsi améliorer la capacité qu'ont les données à représenter la situation entomologique du territoire. Le couplage de la télédétection avec des données de surveillance et de LAV de routine a révélé de nouvelles opportunités de recherche permettant d'optimiser l'exploitation de ces données dans des modèles et la production de cartes à destination des opérateurs. Ces cartes permettraient d'identifier les zones d'action prioritaires pour la LAV, d'optimiser l'usage et de limiter l'impact environnemental des insecticides, et contribueraient à prévenir le déclenchement ou à contrôler la propagation d'une épidémie.

Dengue is one of the most widespread viral diseases in the world. The mosquitoes Ae. aegypti and Ae. albopictus, its primary vectors, are well adapted to urban environments, where they find the necessary elements for their survival and reproduction. Their distribution and abundance are influenced by socio-environmental factors. Climate change and global circulation of goods and people facilitate the geographic expansion of Ae. albopictus and increase the risk of dengue transmission in Europe. In the absence of an effective vaccine, surveillance and vector control rely primarily on the destruction of larval habitats, targeted insecticide spraying against adult mosquitoes, and prevention actions for the public. Monitoring larval habitats in urban environments is costly and difficult to carry out comprehensively and regularly, encouraging the development of methods that can help target actions. Remote sensing, through environmental proxies, could help partially address these limitations by characterizing urban environments favorable to Aedes larval habitats. This thesis thus aims to explore the contribution of very high spatial resolution (VHSR) remote sensing to the study of the distribution and abundance of potential or confirmed Aedes larval habitats in urban areas, and to contribute to better targeting of vector control actions. To this end, this thesis explored new variables for characterizing urban landscapes from VHSR imagery and modeled the relationships between these variables and data routinely collected by the surveillance and vector control services to predict the distribution and abundance of larval habitats at the city scale. Texture analysis and landscape metrics applied to satellite images improved the characterization of urban landscape heterogeneity at a fine scale, enhancing knowledge of the links between urban texture and potential or confirmed larval habitats. Specifically, this approach allowed, in Cayenne (French Guiana), (1) to model the abundance of potential breeding sites, (2) to derive the environmental carrying capacity, and (3) to produce a dynamic map of Ae. aegypti mosquito densities, and in Montpellier, to predict the probability of Ae. albopictus larvae presence in public spaces within the urban area. This work showed that texture is a discriminating variable for urban types, characterized by different degrees of fragmentation and organization of buildings and vegetation of varying sizes and densities. However, the capacity of texture to predict larval habitats is contrasted, being a good predictor of the abundance of potential habitats (Cayenne) or the presence of larvae (Montpellier) only when associated with spectral indices and landscape metrics. VHSR images also made it possible to spatially identify sampling biases in larval prospection data, questioning the performance of models. More systematic use of VHSR images for planning field prospection actions could improve the ability of data to represent the entomological situation of a territory. The coupling of remote sensing with routine surveillance and vector control data revealed new research opportunities, enabling the optimization of these data in models and the production of maps for operators. These maps would help identify priority areas for vector control actions, optimize insecticide use and minimize environmental impact, and contribute to preventing outbreaks or controlling the spread of an epidemic.