Stage de césure
Durée : 4 à 6 mois à partir de septembre 2025
Supervision : Olivier Cotto (UMR PHIM), Nicolas Rode (UMR CBGP)
Contexte :
Le développement de nouvelles stratégies de gestion des ravageurs de cultures représente un enjeu majeur de la transition agro-écologique, notamment pour réduire l’utilisation des pesticides. La lutte autocide est une stratégie qui vise à relâcher dans la nature des milliers de mâles stérilisés afin de contrôler les populations de ravageurs. Cette méthode de lutte nécessite de maximiser la stérilisation des mâles. Cependant, maximiser la stérilité des mâles cause souvent une réduction de leur compétitivité (p.ex. survie et succès d’accouplement ; Fisher 1997, Toledo et al 2004). Il existe donc un compromis qui ne permet pas de maximiser à la fois la stérilité et la compétitivité des mâles. Il est important que les modèles utilisés pour développer la lutte autocide en agriculture (p.ex. contre Drosophila suzukii, Ceratitis capitata, Bactrocera dorsalis) ou pour la santé humaine (p.ex. contre Aedes albopictus et Aedes aegypti) tiennent compte de ce compromis.
Description du projet :
Actuellement, les modèles de dynamique des populations développés pour la lutte autocide ne considèrent pas l’existence de compromis entre traits d’histoire de vie (p.ex. Aronna & Dumont 2020, Dumont & Oliva 2024). Inversement, les modèles considérant l’existence de compromis ne tiennent pas compte de la complexité de l’histoire de vie des individus (p.ex. Parker & Metha 2007). Ce projet vise à développer un nouveau modèle de dynamique des populations tenant compte de l’histoire de vie des individus et (1) qui intègre explicitement l’existence d’un compromis entre stérilisation et compétitivité des mâles, (2) qui soit paramétrable avec des données empiriques de terrain, (3) qui soit accessible et directement utilisable par les acteurs impliqués dans la gestion des ravageurs.
Méthodes : Le projet consistera au développement d’un modèle de dynamique des population 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’un compromis entre degré de stérilité et compétitivité des mâles (Aronna & Dumont 2020). 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 ou Ceratitis capitata).
Compétences à acquérir/développer :
– Développement et analyse d’un modèle (utilisation du logiciel Mathematica)
– Simulation sous R
– Gestion des scripts via Git et GitHub
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
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
Dumont, Y., & Oliva, C. F. (2024). On the impact of re-mating and residual fertility on the Sterile Insect Technique efficacy: Case study with the medfly, Ceratitis capitata. PLOS Computational Biology, 20(5), e1012052. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1012052
Fisher, K. (1997). Irradiation effects in air and in nitrogen on Mediterranean fruit fly (Diptera: Tephritidae) pupae in Western Australia. Journal of Economic Entomology, 90(6), 1609-1614. https://doi.org/10.1093/jee/90.6.1609
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
Parker, A., & Mehta, K. (2007). Sterile insect technique: a model for dose optimization for improved sterile insect quality. Florida entomologist, 90(1), 88-95. https://doi.org/10.1653/0015-4040(2007)90[88:SITAMF]2.0.CO;2
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
Toledo, J., Rull, J., Oropeza, A., Hernández, E., & Liedo, P. (2004). Irradiation of Anastrepha obliqua (Diptera: Tephritidae) revisited: optimizing sterility induction. Journal of economic entomology, 97(2), 383-389. https://doi.org/10.1093/jee/97.2.383
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