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Evaluer la durabilité et l’efficacité de stratégies de gestion paysagère des variétés pour limiter le risque épidémique

Publié le 16/01/2018

comment déployer de nouvelles variétés à l’échelle d’un territoire agricole ?

Rotations, mosaïques, mélanges… comment déployer de nouvelles variétés à l’échelle d’un territoire agricole ? Cette question est cruciale pour préserver la durabilité des résistances aux maladies et limiter le recours aux produits phytosanitaires. Suite à un projet d’échange INRA-CSIRO, nous proposons ici le premier package R permettant d’évaluer des stratégies contrastées d’organisation du paysage vis-à-vis de l’utilisation de la diversité génétique.

Le contrôle des maladies en milieu agricole est souvent éphémère avec des approches basées sur les résistances génétiques montrant une faible durabilité. En effet, les systèmes plante-pathogène impliquent des interactions biotiques dans lesquelles chacune des composantes peut évoluer. En milieu agricole, l’évolution de la culture est majoritairement contrôlée par les sélectionneurs. Par contre, l’évolution du pathogène est subie et, pour l’instant, elle n’est que trop peu prise en compte dans la définition de stratégies de gestion de la résistance variétale. De ce fait, les conditions de culture établissent des pressions évolutives fortes sur les populations pathogènes, qui évoluent rapidement en acquérant de nouvelles virulences et en augmentant leur agressivité. Ceci abouti au contournement des résistances qualitatives et à l’érosion des résistances quantitatives. En conséquence, un effort considérable est investi dans l’identification de nouveaux traits de résistance et dans le déploiement des gènes associés dans de nouvelles variétés. La plupart de ces résistances s’effondrent, amenant inévitablement à un cycle continu d’identification de gènes, de leur déploiement et de leur remplacement. La définition de stratégies de gestion basées sur les principes éco-évolutifs est donc incontournable.

Des stratégies de gestion paysagères des variétés pour limiter le risque épidémique. © Inra, Julien Papaïx
Des stratégies de gestion paysagères des variétés pour limiter le risque épidémique © Inra, Julien Papaïx
Nous avons développé un modèle au sein d’un package R permettant de comparer les différentes stratégies de déploiement de la résistance des variétés aux maladies : pyramidage (les différentes résistances se trouvent au sein d’une variété unique), mélange variétaux (plusieurs variétés sont cultivées en mélange dans une parcelle), mosaïques paysagères (les différentes variétés sont cultivées dans différentes parcelles) et rotations (succession au cours du temps des variétés). Le modèle est adapté aux résistances qualitatives et quantitatives. Les différentes stratégies sont comparées à la fois sur un plan épidémiologique (sévérité de la maladie) et évolutif (temps de contournement et vitesse d’érosion des résistances). Le modèle a été calibré sur des champignons foliaires anémophiles représentés par les rouilles du blé mais il a une portée plus générique. Les premiers résultats montrent les contraintes fortes qu’il peut y avoir lorsque l’on considère des critères de gestion basés sur le contrôle à court terme, la durabilité ou le contrôle à long terme. Ce modèle a aussi été couplé avec des modèles d’allocation des variétés basés sur le comportement des différents acteurs qui agissent au sein d’un même territoire (ANR GESTER). Ce couplage a permis d’identifier des leviers potentiels dans la gestion sur le terrain de la diversité variétale.

Bien que plusieurs travaux reposent sur ce modèle, son analyse est loin d’être finie. En effet beaucoup de problématiques restent ouvertes, par exemple : quels traits d’histoire de vie du pathogène doit être visé prioritairement par les résistances quantitatives ? Doit-on pyramider les résistances quantitatives ? Comment définir des stratégies de gestion spatio-temporelles ? Des travaux sont aussi en cours autour de l’acceptabilité socio-économique de stratégies de gestion, faisant appel à l’étude de l’organisation des communautés pour la gestion du bien commun qu’est la résistance aux maladies.

Valorisation : un article publié, trois articles soumis. Un package R en cours de développement.

Références bibliographiques :

- Burdon JJ, Zhan J-S, Barrett LG, Papaïx J and Thrall PH. Addressing the challenges of pathogen evolution on the world’s arable crop. Phytopathology, 106: 1117–1127, 2016.

- Fabre F, Rousseau E, Mailleret L and Moury B. Epidemiological and evolutionary management of plant resistance: optimizing the deployment of cultivar mixtures in time and space in agricultural landscapes. Evolutionary Applications, 8: 919–932, 2015.

- Papaïx J, Rimbaud L, Burdon JJ, Zhan J, Thrall PH. Differential impact of landscape-scale strategies for crop cultivar deployment on disease dynamics, resistance durability and long-term evolutionary control. Evolutionary Applications,2017. doi:10.1111/eva.12570

- Papaı̈x J, Burdon JJ, Zhan J-S and Thrall PH. Crop pathogen emergence and evolution in agro-ecological landscapes. Evolutionary Applications, 8: 385-402, 2015.

 

Contact : Julien Papaïx, Unité BioSP, Département MIA, Centre INRA de Recherche PACA