Modélisation stochastique et déterministe de contrôle de populations d'insectes par lâchers de mâles stériles - Applications en agro-écologie et épidémiologie

Stochastic and deterministic modeling of insect population control using the sterile insect technique

• Auteur / Autrice : Léo Micollet
• Direction : Camille Coron
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques aux interfaces
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de mathématiques Hadamard
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MIA-Paris-Saclay - Mathématiques et Informatique Appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SOLsTIS
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Technique de l'insecte stérile

Modélisation de jeux de données

Agro-écologie et santé

Modélisation mathématique

Contrôle et étude de processus stochastiques

Dataset modeling

Control and study of stochastic processes

Sterile insect technique

Agro-ecology and health

Mathematical modeling

Résumé

Le but de cette thèse est de modéliser, comprendre, et optimiser le contrôle d'une population d'insectes par technique d'insecte stérile. Elle impliquera le développement et l'étude de modèles probabilistes multi-types en interaction, et spatialisés. Cette thèse trouvera des applications en agro-écologie et santé, et comprendra la confrontation des modèles étudiés à des données réelles, notamment de populations de moustiques sur l'île de Tetiaroa. Ce projet s'inscrit dans la lignée de travaux par Luis Almeida et ses co-auteurs ainsi que ceux réalisée par Suzanne Touzeau et son équipe [1, 3, 4, 5, 6]. Ces travaux portent sur la modélisation déterministe de populations de moustiques soumises à des lâchers de mâles stériles, et l'étude mathématique de ces modèles. La thèse que nous proposons a pour but de proposer des modèles probabilistes permettant d'étudier l'extinction des populations considérées (temps et probabilité d'extinction notamment), ce qui n'est pas possible avec des modèles mathématiques déterministes. Les modèles probabilistes pertinents dans ce cadre sont des processus de naissance et mort multi-types avec interaction, ou des chaines de Markov à temps et espace discret ou continu. Différentes configurations d'occupation du sol et de saisonnalité pourront être prises en compte par certaines versions plus complexes de ces modèles. Un modèle joint de population de moustique et d'épidémie pourra enfin être un objet particulièrement intéressant et complexe à étudier, dans l'esprit de [2].

The aim of this thesis is to model, understand and optimise the control of an insect population using a sterile insect technique. It will involve the development and study of interacting, spatialised, multi-type probabilistic models. This thesis will have applications in agro-ecology and health, and will involve comparing the models studied with real data, in particular mosquito populations on the island of Tetiaroa. This project follows on from work by Luis Almeida and his co-authors as well as the work by Suzanne Touzeau and her team [1, 3, 4, 5, 6]. These works concern the deterministic modelling of mosquito populations subject to sterile male releases, and the mathematical study of these models. The aim of this thesis is to propose probabilistic models for studying the extinction of the populations under consideration (time and probability of extinction in particular), which is not possible using deterministic mathematical models. The relevant probabilistic models in this context are multi-type birth and death processes with interaction, or Markov chains with discrete or continuous time and space. Different configurations of land use and seasonality can be taken into account by more complex versions of these models. Finally, a joint mosquito population and epidemic model could be a particularly interesting and complex object to study, in the spirit of [2].