Allocation optimale de cultures dans un paysage agricole: conflits entre dynamique épidémique, durabilité et évolution

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Submitted on 6 Jun 2020

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Allocation optimale de cultures dans un paysage agricole: conflits entre dynamique épidémique,

durabilité et évolution

Julien Papaix, Jeremy Burdon, Hervé Monod, Christian Lannou, Peter Thrall

To cite this version:

Julien Papaix, Jeremy Burdon, Hervé Monod, Christian Lannou, Peter Thrall. Allocation optimale de cultures dans un paysage agricole: conflits entre dynamique épidémique, durabilité et évolution.

Colloque ModstatSP, Dec 2013, Paris, France. 37 p. �hal-02807702�

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Allocation optimale de cultures dans un paysage agricole: conflits entre dynamique

épidémique, durabilité et évolution

Julien Papaïx, Jeremy J. Burdon, Hervé Monod, Christian Lannou, Peter H. Thrall

Réseau ModStatSP - réunion Paris 2013

INRA-CSIRO Allocation optimale de cultures dans un paysage agricole 16/12/2013 1 / 29

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0. Introduction

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Contexte

Ladiversification des cultures(inter et intra spécifique) à l’échelle d’un paysage est un principe clef dans lagestion durable des épidémiesen milieu agricole.

⇒

Nécessité de définir desstratégies de déploiement raisonnédes différentes cultures.

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Contexte

Ladiversification des cultures(inter et intra spécifique) à l’échelle d’un paysage est un principe clef dans lagestion durable des épidémiesen milieu agricole.

⇒

Nécessité de définir desstratégies de déploiement raisonnédes différentes cultures.

Lien structure spatiale - résistance aux épidémiesétudié à des échelles temporelles différentes, et soit avec descritères démographiques, soit avec descritères évolutifs:

⇒

pas de vision globalede la meilleure stratégie de déploiement spatial des cultures prenant en compte la

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Questions

1. Quelle est lastratégie optimale d’allocation de culturesdans l’espace ?

2. Varie-t-elle au cours de la vie d’une culture en réponse à l’évolution des populations pathogènes ?

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Questions

1. Quelle est lastratégie optimale d’allocation de culturesdans l’espace ?

2. Varie-t-elle au cours de la vie d’une culture en réponse à l’évolution des populations pathogènes ?

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1. Le modèle

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Modèle: le paysage

Simulation du parcellaire par unalgorithme de

tessellationpuis allocation de deux cultures (une sensible (V2)et une résistante (V1)) par recuit simulé en contrôlant les proportionsdes cultures (en terme de surface couverte) et l’agrégation spatiale.

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Modèle: la dispersion

Fonction de dispersion puissance inverse pour la dispersion du pathogène :

0.002 0.004 0.006 0.008

0.01

0.012 0.014

0.016

0.018 0.02

50m 0 50m

g(x,x⁰) = (a−2)(a−1)

2πb²

1+kx −x⁰k b

−a

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Modèle: croissance de l’hôte et saisonnalité

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Modèle: dynamique du pathogène

I A l’initialisation, la population pathogène ne peut infecter que laculture sensible: V2.

I La population pathogèneévolue de façon graduelleet peut s’adapter aux deux cultures selon uncompromis évolutif(l’adaptation sur l’une des culture cause la maladaptation sur l’autre).

I Pendantl’arrière saison, la période de latence augmente.

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2. Exemple de simulation

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Exemple: dynamique intra-annuelle au début d’une simulation

Dynamique des hôtes V1

V2

Année 1 Année 2 Année 3

0.00.20.40.60.81.0

Proportion d'hôtes sains sur l'ensemble du paysage

Spécialiste de V1

Spécialiste de V2 Génotypes pathogènes

0.00.20.40.60.81.0

Proportion des génotypes dans la population pathogène

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Exemple: dynamique intra-annuelle au milieu d’une simulation

Dynamique des hôtes

0.00.20.40.60.81.0

Génotypes pathogènes

0.20.40.60.81.0

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Exemple: dynamique intra-annuelle à la fin d’une simulation

Dynamique des hôtes

Année 48 Année 49 Année 50

0.00.20.40.60.81.0

Spécialiste de V1

Spécialiste de V2 Génotypes pathogènes

0.00.20.40.60.81.0

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Exemple: dynamique inter-annuelle des hôtes sains

0.20.40.60.81.0

Dynamique globale des hôtes sains intégrés sur la saison

Proportion d'hôtes sains

V1

V2

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Exemple: dynamique inter-annuelle des hôtes sains

0 10 20 30 40 50

0.00.20.40.60.81.0

Années

V1

V2

Contournement de la résistance

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Exemple: dynamique inter-annuelle des hôtes sains

0.20.40.60.81.0

V1

V2

Adaptation de la population pathogène

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Exemple: évolution de la population pathogène

Dynamique évolutive du pathogène

Spécialiste

V1 Généraliste

Spécialiste V2 Génotypes pathogènes

10 ans

Temps

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Exemple: évolution de la population pathogène

10 ans

Temps

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Exemple: évolution de la population pathogène

Spécialiste

V1 Généraliste

Spécialiste V2 Génotypes pathogènes

10 ans

Temps

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3. Expérimentation numérique

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Facteurs d’entrée

I Proportionde la culture résistante (V1),

I Agrégation spatialedes deux cultures,

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Facteurs d’entrée

I Proportionde la culture résistante (V1),

I Agrégation spatialedes deux cultures,

I Distance moyenne de dispersiondu pathogène,

I Forme ducompromis évolutif,

I Durée de lasaison agricole,

I Capacité dereproductiondu pathogène.

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Paysage optimal pour limiter le risque épidémique

0 10 20 30 40 50

0.00.20.40.60.81.0

Années

Trois mesures du risque:

1. Court terme:proportion d’individus sains pour la culture sensible.

2. Durabilité: Nombre d’années requis pour observer le

contournement de la résistance.

3. Long terme:proportion d’individus sains sur l’ensemble du paysage.

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Paysage optimal pour limiter le risque épidémique

0.00.20.40.60.81.0Proportion d'hôtes sains

1.

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Paysage optimal pour limiter le risque épidémique

0 10 20 30 40 50

0.00.20.40.60.81.0

Années

1. 2.

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Paysage optimal pour limiter le risque épidémique

0.00.20.40.60.81.0Proportion d'hôtes sains

1. 2. 3.

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4. Résultats

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Paysage optimal pour limiter le risque épidémique à

court terme

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Paysage optimal pour augmenter la durabilité

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Paysage optimal pour limiter le risque épidémique à

long terme

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5. Conclusions

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Conclusions

I Conclusions

- Fortes contraintes entre le contrôle des épidémies à court, moyen et long terme.

- Coût pour l’agriculteur ?

I Perspectives

- Couplage avec des modèles économiques.

- Reproduction sexuée.

- Rotations temporelles, plus de deux cultures...

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Conclusions

I Conclusions

I Perspectives

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Conclusions

I Conclusions

I Perspectives

Vers une gestion adaptative des paysages nécessitant un suivi régulier des poulations pathogènes et des

résistances.

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Merci !