Conception du modèle

Les données épidémiologiques et socio-économiques décrites dans les parties 1 et 2 représentent le contexte scientifique sur lequel nous nous adossons dans notre démarche de modélisation pour concevoir et paramétrer notre modèle mais aussi pour en vérifier sa cohérence au regard de la situation existante dans les filières du centre de Madagascar. L’intégration des données sur l’épidémiologie de la cysticercose porcine en élevage (Vololompanahy, 2017, Randrianarison, 2016, Rasamoelina-Andriamanivo et al., 2013, Porphyre et al., 2015, Porphyre et al., 2016), les dynamiques au niveau des élevages et des échanges dans la filière (Rafalison, 2018), les stratégies des opérateurs et leurs interactions ainsi que leurs modes de gestion de leurs ressources (Masson, 2013) a permis de définir un modèle multi-agents représentant un bassin de production théorique, rassemblant 31 éleveurs gérant leurs animaux, eux même considérés comme des agents autonomes, et interagissant entre eux soit directement (gestion de la reproduction) soit par l’intermédiaire d’un marché aux porcs vivants (échanges commerciaux).

Notre modèle SMA QualiPig est développé en langage de programmation orienté objet SmallTalk dans l’environnement VisualWorks grâce au logiciel Cormas (Bousquet et al., 1998). L’article 4 en fait une description standardisée selon le protocole ODD (Overview, Design concepts, and Details) proposé par Grimm et al. (2006) et actualisé par Grimm et al. (2010).

En bref, le modèle fait intervenir des agents humains (Eleveurs) et animaux (Porcs) : les agents humains (agents / individus) sont des Eleveurs qui peuvent tous posséder et échanger des animaux. Ils élèvent des animaux pour approvisionner le marché local en porcs vivants/sur pied. Ils donnent aux porcs des aliments potentiellement contaminés, nettoient leur ferme pour réduire la charge en œufs de T. solium, appliquent des mesures de prévention et de traitement contre T.

solium. Les Eleveurs, tous de type petit éleveur familial, gèrent leur troupeau soit selon un système

de production amélioré où les animaux sont maintenus en claustration en bâtiment soit selon un modèle extensif où les porcs sont libres de se déplacer et de divaguer autour de l’exploitation (Madec et al., 2010). Quatre types d'éleveurs sont modélisés : les naisseurs, les engraisseurs, les naisseurs-engraisseurs, les éleveurs de verrats. Les naisseurs n'élèvent que des truies adultes pour la production de porcelets et approvisionnent le marché en porcelets sevrés. Les engraisseurs n'élèvent que des porcelets ou des jeunes porcs à l’engrais achetés au marché et approvisionnent le marché local des porcs vivants destinés à l'abattage. Les naisseurs-engraisseurs élèvent des truies adultes pour la production de porcelets et les élèvent, en tant que porcs charcutiers, jusqu’à leur poids objectif. Les naisseurs-engraisseurs et les naisseurs gèrent le cycle de reproduction de leur

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troupeau reproducteur et organisent l'accouplement de truies en chaleur avec des éleveurs de verrats qui élèvent uniquement des porcs adultes mâle pour la reproduction.

Les « Animaux » (agents / individus) ne comprennent que les porcs, c’est-à-dire les verrats et les truies, qui sont des hôtes potentiels du stade larvaire de T. solium. Les animaux évoluent au cours de leur vie selon trois stades différents (porcelet, porc charcutier et porc adulte). La croissance des porcs est essentiellement modélisée selon (Dourmad et al. (2008), van Milgen et al. (2008)). Les truies peuvent se reproduire, s'accoupler avec un verrat et donner naissance à de nouveaux porcelets. Aucun comportement alimentaire n'est simulé. Les animaux cherchent à explorer au hasard l’espace autour de leur exploitation afin de trouver de la nourriture et des partenaires de reproduction. Les animaux sont présents tout au long des étapes autour de la ferme de leur propriétaire. Tous les animaux se déplacent librement dans la ferme lorsqu'ils sont élevés en claustration ou se déplacent autour des exploitations lorsqu’ils sont autorisés à divaguer en liberté. Dans les systèmes en divagation, les porcs ne peuvent se déplacer qu’autour de la ferme pendant la journée et doivent rentrer chez eux à chaque pas de temps (jour) (Thomas et al., 2013). Les animaux peuvent être infectés par T. solium lorsque leur environnement (patch) est contaminé par des œufs de T. solium selon un taux de transmission sol-porc donné.

Le modèle est exécuté pendant 500 pas de temps (équivalent à 10 ans), où un pas de temps correspond à une semaine. Les animaux sont modélisés selon une période d'un jour. Le modèle est un modèle individuel spatialement explicite qui prend en compte également la mobilité des agents dans leur environnement. L’environnement est composé de 100 x 100 unités spatiales (ou cellule), avec 31 fermes et 1 marché d’animaux sur pieds (Figure 1). L'environnement est considéré comme un compartiment afin de simuler la dissémination spatiale des œufs de Taenia et leur survie au fil du temps (Braae et al., 2014, Ilsøe et al., 1990). Chaque cellule possède des attributs liés à la densité de population humaine, au portage de ténias de T. solium chez l'homme et au niveau de contamination du sol par les œufs de T. solium. Chaque cellule appartient à l'un des trois types de structure (c'est-à-dire ferme, marché et champ). Chaque « ferme » (unités spatiales) appartient à un Eleveur. Les exploitations agricoles sont entourées de cellules de type « Champ » où les porcs en divagation peuvent se déplacer et être contaminés. Le « Marché » (unité spatiale) est le lieu où toutes les transactions et échanges d’animaux entre Eleveurs ou depuis l’extérieur du système sont effectuées.

Le modèle QualiPig permet de modéliser et de simuler hebdomadairement et sur 10 ans la biologie des animaux, la démographie des troupeaux, le fonctionnement des élevages, les mouvements des animaux entre fermes ou à proximité de leur exploitation, le cycle épidémiologique du parasite, et les échanges commerciaux dans la filière (notamment au niveau du marché local). À chaque pas de temps, les Eleveurs se rendent sur le marché pour acheter ou vendre leurs animaux en fonction de la démographie de leur troupeau et de leurs besoins (en reproducteur et/ou en porc à engraisser selon leurs capacités d’accueil en élevage), entraînant des mouvements d'animaux et des échanges d'argent. Les animaux et les agriculteurs ont des activités quotidiennes qui sont répétées 7 fois à chaque pas de temps. Chaque animal vieillit, parcourt son environnement proche, évolue physiologiquement et se reproduit. Les truies mettent bas et élèvent leurs porcelets. Les activités quotidiennes des Eleveurs potentiellement à risque vis-à-vis de la contamination des porcs par T.

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cases, gestion de la reproduction et intervention préventive ou curative (déparasitage interne, vaccination).

Figure 1 - Distribution spatiale des élevages (bleu) et du marché (gris) du modèle SMA QualiPig. Les animaux indemnes de cysticercose à T. solium sont représentés en vert, les animaux infestés dont les larves sont au stade non matures en orange, et les animaux infestés dont les larves sont matures en rouge. Les mouvements d’animaux dans les élevages et hors des élevages sont indiqués par des flèches.

Les données de sortie (sondes PrevT, PrevA, PrevF et PrevP) représentent les taux de prévalence apparents hebdomadaires PrevTi, PrevAi, PrevFi et PrevPi, à savoir le pourcentage de porcs infectés par la cysticercose à T. solium observé chaque semaine (pas de temps i) dans la population totale de porcs (PrevT), chez les porcs adultes (PrevA), chez les porcs charcutiers (PrevF) et chez les porcelets (PrevP). Ces prévalences correspondent à la proportion d’animaux porteurs de larves et définis comme positifs ou latents.

Le modèle simule douze (12) mesures de contrôle applicables à l’échelle individuelle des éleveurs (6 modes de traitement des animaux, limitation de la divagation des animaux, amélioration de la sensibilité des tests diagnostiques) et à l’échelle collective (campagne de traitement de masse des animaux ou de la population humaine, vaccination de masse, nettoyage du marché, traitement systématique des jeunes animaux passant par le marché). Ces 12 mesures de contrôle sont mises en œuvre chacune avec une probabilité donnée par pas de temps (i.e. semaine).

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