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Institut de
Recherche sur la
Biologie de l'
Insecte
 
 
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Personnel

Christelle
SUPPO
Professeur - Directrice adjointe
Equipe : Relations Multitrophiques,Enseignement
Tél : 02 47 366979

Compétences techniques :

CV

 

Thématique de recherche :

 Propagation d'un insecte invasif

 

 

Depuis 2000, je travaille sur un projet financé par le Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement sur les Invasions Biologiques. Le problème qui nous intéresse est causé par la mineuse du marronnier, Cameraria ohridella, qui creuse des tunnels dans les feuilles de marronniers. Les dégâts sont avant tout esthétiques puisque dès le mois de juin les feuilles des marronniers jaunissent et tombent. Cette mineuse a été aperçue pour la première fois en Macédoine et elle s'est propagée vers l'ouest pour atteindre la France en 1998. Actuellement, tout le territoire français est touché à l'exception d'une zone au centre du pays. Cette mineuse est attaquée par des parasitoïdes. Ces parasitoïdes devraient contrôler la mineuse et la faire disparaître. Ce n'est cependant pas du tout le cas, et la propagation de la mineuse est très rapide. Il faut noter, de plus, que les parasitoïdes de ce système ne sont pas des spécialistes mais des généralistes, c'est-à-dire qu'ils s'attaquent à d'autres espèces de mineuses que la mineuse du marronnier. Afin de comprendre les différents mécanismes de ce système et de faire des prédictions, j'étudie la propagation spatio-temporelle, en France et dans les pays voisins, de cet hôte (Cameraria ohridella) et de ses parasitoïdes. Pour cela j'ai utilisé deux approches de modélisation.

 

 

La première approche consiste en un modèle discret, programmé sous MATLAB, permettant de visualiser l'avancée spatiale de la mineuse et de ses parasitoïdes en France. Ce modèle nous permet de prendre en compte un grand nombre d'hypothèses biologiques et d'avoir un milieu hétérogène. Les paramètres du modèle ont été estimés à partir de la littérature et des données de terrain. Les données de terrains de 2000 à 2003 nous ont été données sous forme de cartes de densités par Sylvie Augustin de l'INRA d'Orléans. Nous nous sommes servis de la carte de 2000 comme situation initiale. Les cartes de 2001 à 2002 nous ont permis d'estimer les paramètres qui nous manquaient. Enfin, la carte de 2003 nous a permis de valider notre modèle.

 

Au cours de cette étude j'ai encadré deux étudiants François Jussaume (5 mois) qui m'a aidé dans l'élaboration du modèle et Thomas Peral (5 mois) qui a amélioré le modèle en travaillant sur l'optimisation du code, l'analyse de sensitivité des paramètres et sur l'interface homme - machine.

 

Ce modèle spatial nous a permis de faire des prédictions, et notamment de voir que la France sera complètement envahie en 2008. Mais nous avons aussi utilisé le modèle pour étudier l'impact des parasitoïdes sur la dynamique de la mineuse. Nous avons comparé les cartes sans parasitisme et avec un taux de parasitisme de 10%. Les densités de mineuses obtenues étaient pratiquement identiques dans les deux cas, ce qui montre bien l'inefficacité des parasitoïdes à contrôler les mineuses. Nous avons montré qu'il fallait augmenter le taux de parasitisme jusqu'à 25% pour commencer à observer des foyers d'extinction de la mineuse (Fig.1).

 

 

 

 

Fig. 1: Simulation numérique de l'avancée spatiale de la mineuse en France avec un taux de parasitisme de 25%.

 

 

Cette observation amène un début de réponse à la question «Pourquoi les parasitoïdes ne contrôlent-ils pas la mineuse?». C'est sans doute à cause du faible taux de parasitisme. En effet, on observe dans la nature un taux compris entre 2 et 10%, donc bien loin des 25% nécessaires pour observer des foyers d'extinction de mineuses. Ce modèle pourra être affiné avec les cartes que nous aurons sur les prochaines années, en permettant de préciser les estimations des paramètres utilisés.

 

 

La deuxième approche est un modèle continu de réaction-diffusion pour lequel j'étudie la dynamique des mineuses et des parasitoïdes. Il s'agit là encore d'étudier la dynamique spatio-temporelle de la mineuse et de ses parasitoïdes. Par simplification, nous avons choisi un modèle unidimensionnel en espace où u(x,t) est la densité de mineuses et v(x,t) est la densité de parasitoïdes:

 

 

Ce modèle est original car dans notre système le parasitoïde est un généraliste, ce qui conduit à des dynamiques assez complexes comprenant des bifurcations.

 

Dans (Magal et al., 2008) j'ai étudié le modèle sans espace, qui se présente donc sous la forme d'un système de deux équations différentielles ordinaires représentant la dynamique de la mineuse et celle du parasitoïde. On montre que ce système admet au plus six états d'équilibre dont on analyse la stabilité locale. Cette interaction conduit à trois issues possibles suivant les valeurs des paramètres: i) persistance de la mineuse et donc coexistence avec les parasitoïdes, ii) contrôle de la mineuse par les parasitoïdes et iii) contrôle possible de la mineuse. Le cas iii) du contrôle possible est le cas où le contrôle dépendra des densités initiales de mineuses et de parasitoïdes (Fig. 2).

 

 

 Fig2: solutions du système d'EDO dans le plan de phase (u,v) lorsqu'il y a contrôle possible.

 

 

A l'aide de simulations numériques, le modèle avec espace qui se présente sous la forme d'un système d'équations aux dérivées partielles. Avec un taux de dispersion faible, on retrouve encore les trois issues possibles que l'on avait trouvées avec le modèle sans espace. Mais la situation devient différente quand on augmente le taux de dispersion. J'ai donc étudié l'impact de la dispersion sur la dynamique de la mineuse, et le modèle montre que la vitesse de propagation augmente lorsque le taux de dispersion augmente. Mais si ce taux devient trop grand alors la mineuse est éradiquée par le parasitoïde. Ceci vient du fait que si le taux de dispersion des mineuses devient trop grand, la mineuse «se dilue» dans l'espace et le parasitoïde, qui est alors présent partout puisque généraliste, l'élimine localement de proche en proche. Cette partie est faite en collaboration avec Chris Cosner et Shigui Ruan, deux mathématiciens de l'Université de Miami (Floride, USA).

 

Actuellement, j'étudie le système d'EDP (Suppo et al. en préparation). J'ai tout d'abord fait une analyse des travelling waves reliant l'équilibre où il a disparation des mineuses, c'est-à-dire contrôle, et celui où il y a présence des mineuses, donc invasion (Fig. 3).

 

 

Fig. 3: Simulation numérique de l'avancée de la mineuses au cours du temps.

 

 

J'ai montré que suivant les paramètres du modèle, de telles travelling waves existent, et quand elles existent leur vitesse peut être négative ou positive.

 

J'étudie, à l'aide de simulations numériques, l'influence des taux de diffusion des mineuses et des parasitoïdes sur le contrôle des mineuses. J'ai montré, sous certaines conditions de paramètres, que lorsqu'il y avait invasion de la mineuse, on pouvait obtenir du contrôle soit en augmentant le taux de diffusion des mineuses. Soit en diminuant le taux de diffusion des parasitoïdes.

 

 

Mots clefs: modélisation, analyse mathématique, communication vibratoire, système hôte-parasitoïde, propagation de vibrations sur une feuille, analyse en ondelettes, éléments finis, écologie physique, simulations numériques, dynamique des populations, propagation spatio-temporelle, modèle discret, système réaction-diffusion, stabilité locale, travelling waves, espèces invasives.

Publications majeures :

 Publications

 

 

Marc Artois, Michel Langlais, Christelle Suppo (1997). Simulations of rabies control within an increasing fox population. Ecological Modelling, 97, 23-34.

 

 

Franck Courchamp, Christelle Suppo, Emanuelle Fromont, Catherine Bouloux (1997). Population Dynamics of two Feline Retroviruses (FIV and FeLV) within a Population of Cats. Proceedings of the Royal Society of London, 264, 785-794.

 

 

 

Christelle Magal, Jérôme Casas, Marion Schöeller, Jurgen Tautz (2000). The role of leaf structure in vibration propagation. J. Acoust. Soc. Am., 108(5), 2412-2418.

 

 

Christelle SUPPO, Jean-Marc NAULIN, Michel LANGLAIS, Marc ARTOIS (2000). A modelling approach of vaccination and contraception programs for rabies control in fox populations. Proceedings of the Royal Society of London: Biological Sciences, 267, 1575-1582.

 

 

 

Imen DJEMAI, Jérôme CASAS, Christelle MAGAL (2001). Matching host reactions to parasitoid wasp vibrations. Proceedings of the Royal Society of London: Biological Sciences, 268, 2403-2408.

 

 

Imen DJEMAI, Jérôme CASAS, Christelle MAGAL (2004). Parasitoid foraging decisions mediated by artificial vibrations. Animal Behaviour. 67, 567-571.

 

Christelle MAGAL, Olivier Dangles, Philippe Caparroy, Jérôme Casas. (2006) Hair canopy of cricket sensory system tuned to predator signal. Journal of Theoretical Biology,241: 459-466.

 

 

Christelle MAGAL, Chris Cosner, Shigui Ruan, Jérôme Casas (2008).Control of invasive hosts by generalist parasitoids. Mathematical Medicine and Biology, 25: 1-20

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