Analysis and management of a re-emerging epidemic risk in plant health:Survival, dispersion, and recurrence of wheat stem rust at the interfacebetween cultivated and natural compartments

Analyse et gestion d'un risque épidémique réémergeant en santé végétale : survie, dispersion et récurrence de la rouille noire du blé, à l'interface entre compartiments cultivé et naturel

• Auteur / Autrice : Alicia Culot
• Direction : Frédéric Suffert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOGER - BIOlogie GEstion des Risques en agriculture
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech

Mots clés

Mots clés libres

Puccinia graminis

Epidémiologie végétale

Réémergence

Berberis vulgaris

Modélisation de la dispersion à longue distance

Cycle sexué

Puccinia graminis f. sp. tritici

Plant disease epidemiology

Resurgence

Berberis vulgaris

Long-distance dispersal modeling

Sexual cycle

Résumé

Les signalements de Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt), agent de la rouille noire du blé se sont récemment multipliés en France, laissant craindre sa réémergence. La thèse vise à analyser, en vue de le gérer, ce risque épidémique majeur pour la filière blé. Deux hypothèses explicatives, non exclusives structureront le projet : (i) une origine locale de l'inoculum (installation avérée de Pgt et effet green bridge, via une survie sur différents types d'hôtes), avec pour conséquence une possible récurrence pluriannuelle de la rouille noire ; (ii) une origine distante de l'inoculum (sporées dispersées à longue distance par les mouvements de masses d'air), conférant à la situation épidémique récente un caractère exceptionnel. La stratégie de recherche sera basée sur une analyse contextualisée des caractéristiques populationnelles de Pgt à l'interface entre compartiments cultivé et naturel. La survie et la dispersion de l'agent pathogène seront analysées en prenant en compte l'ensemble de son cycle biologique : (i) en comparant la taille et la structure des populations sur l'hôte alternant (Berberis vulgaris) et certains hôtes alternatifs (poacées) en Côte-d'Or; (ii) en développant une approche de modélisation basée sur l'analyse multi-échelle rétrospective de trajectoires de masse d'air avec l'outil ‘Tropolink'. Ce projet de thèse est à l'interface entre deux disciplines : la phytopathologie (dimensions mycologique, écologique et agronomique) et la modélisation (dimensions mathématique et météorologique reposant sur l'analyse de processus spatiaux-temporels). Il correspond au volet épidémiologique d'un nouveau programme de recherche, initié fin 2023 à INRAE BIOGER et partiellement financé par le Fonds de Soutien à l'Obtention Végétal (FSOV).

Reports of Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt), the agent of wheat stem rust, have recently increased in France, raising fears of its re-emergence. The aim of this thesis is to analyze and manage this major epidemic risk for the wheat industry. The project will be structured around two non-exclusive explanatory hypotheses: (i) a local origin of the inoculum (proven installation of Pgt and green bridge effect, via survival on different host types), resulting in a possible multi-year recurrence of black rust; (ii) a distant origin of the inoculum (spore dispersed over long distances by air mass movements), giving the recent epidemic situation an exceptional character. The research strategy is based on a contextualized analysis of Pgt population characteristics at the interface between cultivated and natural compartments. The survival and dispersal of the pathogen will be analyzed, taking into account its entire life cycle: (i) by comparing the size and structure of populations present on the alternate host (Berberis vulgaris) and possibly on potential alternate hosts (grasses) in different sites in Côte-d'Or, characterized by the equivocal coexistence of wheat and B. vulgaris; (ii) by developing a modelling approach based on the retrospective multi-scale analysis of air mass trajectories using the 'Tropolink' tool. This thesis project is at the interface between two disciplines: plant pathology (mycological, ecological and agronomic dimensions) and modeling (mathematical and meteorological dimensions based on the analysis of spatial-temporal processes). It corresponds to the epidemiological component of a new research program, initiated at the end of 2023 at INRAE BIOGER and partially financed by the Fonds de Soutien à l'Obtention Végétal (FSOV).