Encadrement : Olivier Cotto, Nicolas Rode (Chercheurs INRAE)
Laboratoire 1 : Plant Health Institute Montpellier, avenue du Campus Agropolis, 34988 Montferrier sur Lez, France
Laboratoire 2 : Centre de Biologie pour la Gestion des Populations, 755 avenue du Campus Agropolis, 34988 Montferrier sur Lez, France
Contacts : olivier.cotto@inrae.fr; nicolas.rode@inrae.fr
Début : juin ou septembre 2026 (durée de 4 à 6 mois)
Gratification : ~600€/mois
Contexte :
Afin de diminuer l’utilisation de pesticides, le développement de nouvelles stratégies pour la gestion des populations de ravageurs de cultures est un enjeu majeur de la transition agro-écologique. Drosophila suzukii est un insecte ravageur envahissant en Europe, en Amérique et en Afrique. Les femelles possèdent un ovipositeur dentelé et peuvent pondre dans les fruits de différentes plantes sauvages (mûres, gui, aubépines, etc.) ou cultivées (cerises, fraises, framboises, raisins, etc.), où elles occasionnent de nombreux dégâts. Les techniques de l’insecte stérile et de l’insecte incompatible (TIS et TII) sont de nouvelles stratégies de lutte biologique en cours de développement chez D. suzukii (Ris et al 2022). Ces techniques visent à contrôler les populations de D. suzukii en relâchant dans la nature des milliers de mâles stérilisés par irradiation aux rayons X ou par la présence de la bactérie endosymbiotique Wolbachia. Les œufs résultant des croisements entre mâles stérilisés et femelles sauvages ne se développent pas, ce qui permet de contrôler les populations sans pesticides. Cependant dans le cadre d’une approche TII, la stérilisation des mâles par Wolbachia n’a lieu que si ceux-ci se reproduisent avec des femelles qui ne l’ont pas (incompatibilité uniquement lors de l’accouplement entre des mâles avec et des femelles sans Wolbachia). Ainsi, la présence de la bactérie Wolbachia dans la population cible permet aux femelles infectées de produire des descendants viables, leur conférant ainsi une résistance à la TII mais pas à la TIS. L’utilisation d’une approche centrée plutôt sur la TIS ou sur la TII dépend donc de la fréquence de Wolbachia dans la population cible. Le lâcher de mâles stérilisés par Wolbachia pourrait engendrer de la sélection en faveur de femelles portant la bactérie (femelles compatibles), et donc l’évolution d’une résistance à la TII. Bien que l’évolution de la résistance ait été observée à Singapour (quartier de Tampines ; Bansal et al 2024), il n’existe aucun modèle permettant de prédire l’évolution de la résistance à la TII via une augmentation de la fréquence de Wolbachia dans la population cible.
Description du projet :
Dans le cadre du projet PARSADA OPTIMISTII, ce stage vise à développer un nouveau modèle de dynamique des populations permettant de modéliser l’évolution de la résistance à une approche centrée sur la TII. Actuellement, les modèles de dynamique des populations développés pour la lutte autocide considèrent uniquement une approche centrée sur la TIS où l’évolution de la résistance est peu probable (p.ex. Aronna & Dumont 2020, Courtois et al 2025). Ce projet vise à développer un nouveau modèle de dynamique des populations tenant compte de de la possibilité de l’établissement de Wolbachia dans la population cible et (1) qui soit paramétrable avec des données empiriques de terrain et (2) qui soit accessible et directement utilisable par les acteurs impliqués dans la gestion des ravageurs.
Méthodes : Le projet consistera au développement d’un modèle mathématique mécaniste de dynamique des populations de ravageurs et à son analyse. Cette modélisation s’appuiera sur un modèle plus simple de dynamique de population structurée par sexe (mâles stériles et mâles et femelles sauvages), mais qui ne tient pas compte de l’existence d’une différence de stérilisation des femelles sauvages infectées par Wolbachia ou non (Courtois et al 2025). Le modèle permettra de décrire les changements au cours du temps du nombre d’individus dans chaque compartiment. L’analyse du modèle permettra d’identifier la stratégie optimale de stérilisation en fonction des paramètres biologiques de l’espèce ciblée (p.ex. Drosophila suzukii) et de la fréquence de Wolbachia dans la population cible.
Compétences à acquérir/développer :
– Développement et analyse d’un modèle mathématique (utilisation du logiciel Mathematica)
– Simulations sous R
– Recherche bibliographique
– Gestion des scripts via Git et GitHub
Description du projet PARSADA OPTIMISTII :
https://www.inrae.fr/actualites/optimistii-strategie-innovante-contre-mouche-drosophila-suzukii
Références (publication des encadrants en gras) :
Aronna, M. S., & Dumont, Y. (2020). On nonlinear pest/vector control via the sterile insect technique: Impact of residual fertility. Bulletin of Mathematical Biology, 82(8), 110. https://doi.org/10.1007/s11538-020-00790-3
Bansal, S., Lim, J. T., Chong, C. S., Dickens, B., Ng, Y., Deng, L., … & Tan, C. H. (2024). Effectiveness of Wolbachia-mediated sterility coupled with sterile insect technique to suppress adult Aedes aegypti populations in Singapore: a synthetic control study. The Lancet Planetary Health, 8(9), e617-e628. https://doi.org/10.1016/S2542-5196(24)00169-4
Cotto, O., Wessely, J., Georges, D., Klonner, G., Schmid, M., Dullinger, S., … & Guillaume, F. (2017). A dynamic eco-evolutionary model predicts slow response of alpine plants to climate warming. Nature Communications, 8(1), 15399. https://doi.org/10.1038/ncomms15399
Cotto, O., & Servedio, M. R. (2017). The Roles of Sexual and Viability Selection in the Evolution of Incomplete Reproductive Isolation: From Allopatry to Sympatry. The American Naturalist, 190(5), 680-693. https://doi.org/10.1086/693855
Cotto, O., Schmid, M., & Guillaume, F. (2020). Nemo‐age: Spatially explicit simulations of eco‐evolutionary dynamics in stage‐structured populations under changing environments. Methods in Ecology and Evolution, 11(10), 1227-1236. https://doi.org/10.1111/2041-210X.13460
Courtois, M. A., Mailleret, L., Touzeau, S., van Oudenhove, L., & Grognard, F. (2025). How residual fertility impacts the efficiency of crop pest control by the sterile insect technique. Bulletin of Mathematical Biology, 87(2), 25. https://hal.science/hal-04403761/
Olazcuaga, L., Foucaud, J., Deschamps, C., Loiseau, A., Claret, J. L., Vedovato, R., … Gautier, M., Hufbauer, R.A.,Rode, N. O. & Estoup, A. (2022). Rapid and transient evolution of local adaptation to seasonal host fruits in an invasive pest fly. Evolution Letters, 6(6), 490-505. https://doi.org/10.1002/evl3.304
Ris, N., Borowiec, N., Bout, A., Debelle, A., Fellous, S., Le Ralec, A., Moquet, L., Ogier, J.C., Rode, N. O., Van Oudenhove, L., Fauvergue X. (2022) Biocontrôle et macro-organismes : panorama. De la lutte biologique par acclimatation à la technique de l’insecte incompatible, les stratégies de biocontrôle faisant appel aux macro-organismes se diversifient. Phytoma (756) : 14-18. https://hal.inrae.fr/hal-03884638
Rode, N. O., Estoup, A., Bourguet, D., Courtier-Orgogozo, V., & Débarre, F. (2019). Population management using gene drive: molecular design, models of spread dynamics and assessment of ecological risks. Conservation Genetics, 20, 671-690. https://doi.org/10.1007/s10592-019-01165-5
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