Rôle de la phénologie dans les interactions ravageurs de culture-parasitoïde.
Une approche de modélisation mathématique appliquée à Sesamia nonagrioides et Cotesia typhae.

Unité d’accueil
UMR GQE-Le Moulon Université Paris-Saclay, INRAE, CNRS, AgroParisTech, Gif-sur-Yvette, France

Contexte
Pour la mise en place d’une agriculture durable, des alternatives à l’utilisation des produits phytosanitaires pour le contrôle des ravageurs de culture sont étudiées dans le cadre d’approches agroécologiques.

La sésamie, Sesamia nonagrioides (Lepidoptera : Noctuidae), est le ravageur majeur du maïs dans le Sud de l’Europe. En France, elle est globalement présente dans la moitié sud du pays, avec une nette progression depuis les années 1990 vers le nord le long de la côte Atlantique. La première génération de sésamie est un ravageur de début de cycle du maïs entraînant des pertes à la levée et le tallage des jeunes plants (symptôme de « pieds de ponte »). La seconde génération se caractérise quant à elle par des pertes de rendement (baisse du poids de mille grain, verse, perte des épis) et de qualité de la récolte (développement de fusarium dans les galeries creusées par les larves). Cette deuxième génération constitue avec les conditions hivernales les facteurs déterminants de la taille de la première génération de l’année suivante.

Cotesia typhae (Hymenoptera : Braconidae), est un parasitoïde identifié au Kenya qui s’attaque spécifiquement à la sésamie du maïs. L’action du parasitoïde consiste à pondre ses œufs dans les larves des ravageurs ce qui va entraîner leur mort, limitant ainsi les dommages sur le maïs. Des recherches sont en cours afin d’étudier son potentiel comme agent de lutte biologique (ANR Cotebio ) et il pourrait être introduit artificiellement chaque année en France dans les cultures de maïs afin de lutter contre la sésamie.
Dans le cadre du projet PHENOFORE (financé par le SEMAE), en complément des approches expérimentales, nous souhaitons étudier par des approches de modélisation mathématique la dynamique conjointe des parasitoïdes et de leurs hôtes.

Objectifs
Pour déterminer la potentielle efficacité des parasitoïde à limiter la population de sésamie, il est nécessaire de quantifier la capacité du parasitoïde à se maintenir sur une saison à partir d’un seul lâcher ainsi que sa capacité à diminuer les populations de sésamie. De plus, il est nécessaire de déterminer le positionnement optimal de l’introduction des parasitoïdes en fonction du développement des parasitoïdes et des ravageurs, tous deux liés aux conditions environnementales dont la température. Enfin, il est nécessaire de quantifier le risque environnemental liée à l’introduction d’un parasitoïde dont sa capacité à s’attaquer à des espèces non cible et à se maintenir au delà d’une saison.

Nous avons initié la construction d’un modèle mathématique couplant la dynamique de population de la sésamie et de son parasitoïde en intégrant leur phénologie respective via des modèles de taux de développement. L’objectif du post-doctorat sera de poursuivre la paramétrisation de ce modèle pour simuler différentes stratégies d’utilisation du parasitoïde, effectuer des analyses d’incertitude et de sensibilité afin d’identifier les stratégies optimales. Cette paramétrisation s’appuiera sur la littérature et sur des données recueillies au laboratoire et lors d’essai en serre mise en place dans le cadre de l’ANR Cotebio.

Profil des candidats
Le ou la candidat.e doit être titulaire d’un doctorat en écologie ou en sciences du vivant, avec un intérêt prononcé pour la modélisation mathématique et la programmation, ou d’un doctorat en mathématiques appliquées avec un intérêt pour la biologie. Les candidatures doivent être adressées par email à judith.legrand@inrae.fr et francois.rebaudo@ird.fr, avec comme sujet [postdoc PHENOFORE WP3] (joindre un CV, une lettre de motivation et une ou plusieurs personnes à contacter pour des recommandations). Les entretiens auront lieu au fil de l’eau (en visioconférence ou en présentiel en fonction de la situation sanitaire) pour un début de contrat flexible. La durée du contrat est de un an (salaire selon barème INRAE en vigueur 2300 € à 2900 € en fonction de l’expérience).

Contacts
Judith Legrand, Université Paris-Saclay, UMR GQE–Le Moulon http://moulon.inrae.fr/personnes/jlegrand/
judith.legrand@inrae.fr
François Rebaudo, IRD, UMR EGCE http://www.egce.cnrs-gif.fr/?p=798
francois.rebaudo@ird.fr

ENGLISH VERSION

Role of phenology in crop pest-parasitoid interactions.
A mathematical modeling approach applied to Sesamia nonagrioides and Cotesia typhae.

Location
UMR GQE-Le Moulon Université Paris-Saclay, INRAE, CNRS, AgroParisTech, Gif-sur-Yvette, France

Context
To develop sustainable agriculture, alternatives to the use of phytosanitary products for the control of crop pests are being studied within the framework of agroecological approaches, and notably biological control.

The mediterreranean corn borer (MCB), Sesamia nonagrioides (Lepidoptera: Noctuidae), is the major pest of maize in southern Europe. In France, it is present in the southern half of the country with a clear progression since the 1990s towards the north along the Atlantic coast. The first generation of MCB attacks maize in the early plant development causing loss during emergence and tillering of plants. The second generation is characterized by yield losses (reduction in the weight of seeds, lodging, loss of ears) and harvest quality (development of Fusarium in the galleries dug by the larvae). The size of this second generation and winter conditions are determinant factors of the size of the first generation of the following year.
Cotesia typhae (Hymenoptera: Braconidae), is a parasitoid identified in Kenya which specifically attacks MCB. The parasitoid lays its eggs in MCB larvae which will cause their death, thus limiting the damage on maize. Studies on its potential as a biological control agent are ongoing (ANR Cotebio) and it could be artificially introduced each year in France in fields in order to decrease MCB populations.
As part of the PHENOFORE project (funded by SEMAE), in addition to experimental approaches, we wish to study the dynamics of parasitoids and their hosts via mathematical modeling approaches.

Objectives

To determine the potential effectiveness of the parasitoid to limit MCB damages on maize, it is necessary to quantify the ability of the parasitoid population to persist over a season from a single release, as well as its ability to decrease locally MCB population. In addition, it is necessary to determine the optimal release date of parasitoids depending on the development of parasitoids and pests, both related to environmental conditions such as temperature. Finally, it is necessary to quantify the environmental risk associated with the introduction of a parasitoid, including its ability to attack non-target species and to persist from one year to the other.

We built a preliminary version of a mathematical model coupling the population dynamics of MCB and its parasitoid by integrating their respective phenology via development rate models. The objective of the post-doctorate is to determine optimal strategies of parasitoid release by parametrizing the model, simulating different scenario and performing uncertainty and sensitivity analysis. This parameterization will be based on a literature review and on data collected in the laboratory during greenhouse tests of the Cotebio ANR project.

Candidate profile
The candidate must have a PhD in ecology or life sciences, with a strong interest in mathematical modeling and programming or a PhD in applied mathematics with an interest in biology. Applications must be sent by email to judith.legrand@inrae.fr and francois.rebaudo@ird.fr, with the subject [postdoc PHENOFORE WP3] (attach a CV, a cover letter and one or more persons to contact for recommendations). Interviews will take place on an ongoing basis (by videoconference or face-to-face depending on the pandemic situation). The duration of the contract is one year (salary according to INRAE salary grid; 2300 € to 2900 € gross /month depending on experience).

Contacts
Judith Legrand, Université Paris-Saclay, UMR GQE–Le Moulon http://moulon.inrae.fr/personnes/jlegrand/
judith.legrand@inrae.fr
François Rebaudo, IRD, UMR EGCE http://www.egce.cnrs-gif.fr/?p=798
francois.rebaudo@ird.fr

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: judith.legrand@inrae.fr

Pout toute autre question, vous pouvez contacter sfecodiff@sfecologie.org.