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Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
Lyon, 27-28 Mars 2008
Quand l'architecture de la plante et du couvert pilote les épidémies
Qu'attendre d'une approche 'plantes et peuplements virtuels' en phytopathologie?
Bernard Tivoli et Agnès CalonnecUMR BiO3P, Rennes-Le Rheu & UMR SV, Bordeaux
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
Lyon, 27-28 Mars 2008
Quand l'architecture de la plante et du couvert pilote les épidémies
Placer la plante et/ou le couvert végétal (architecture) avec éventuellement ses caractéristiques de résistance (résistance partielle, tolérance) au cœur du système de protection..
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
Lyon, 27-28 Mars 2008
Un exemple de développement épidémique d’une maladie polycyclique
L'ascochytose de la féverole
Primary inoculum- Seeds- (Volunteers)
Splash dispersalShort distance
Fungal survival
Pycnospores
Pycnospores
Disease epidemic
Disease initiation
Secondary inoculum
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
Lyon, 27-28 Mars 2008
Le cycle de base de la maladie . . .. . . une suite de processus complexes
InterceptionInoculum
ContaminationGerminationPénétration
Développement des symptômes Fructification
DispersionEchelle organeEchelle planteEchelle couvert
Synchronisme disponibilité inoculum/présence organes cibles
• Dynamique inoculum I et II• Dynamique de mise en place des organes de la plante (phénologie) au sein du couvert
• Sensibilité intrinsèque• Microclimat (T, durée d’humectation)
• Sensibilité intrinsèque• Microclimat (T, durée d’humectation)
• Sensibilité intrinsèque• Microclimat (T, durée d’humectation)• Sénescence
Asexuée
Sexuée
Dispersion par splashing à courte distance
• Sensibilité intrinsèque• Microclimat (T, durée d’humectation)
• Pluie
Dispersion anémophile à courte/longue distance
• Vent• Turbulences
Architecture de la plante (taille, position des organes)
Architecture du couvert (nombre, agencement des plantes)
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Lyon, 27-28 Mars 2008
Enjeu
Quelles conséquences pour les processus épidémiques ?
- comment l'inoculum sera-t-il intercepté ? - comment l'épidémie évoluera-t-elle en fonction des évènements favorables et
de conditions induites par le couvert (microclimat par exemple) ?
La modification de l'architecture repose sur :
- le rythme de développement et croissance de certains organes
- les interventions mécaniques(conduite de cultures : tailles,
élagages, arcures, . . .)(interventions en cours de
saison : écimages, échardage)- les interventions culturales :
densités, associations végétales- les génotypes utilisés : hauteur,
ramifications . . .
Etablir le lien entre dynamique de mise en place de l'architecture, la disponibilité de l'inoculum et la dynamique de l'épidémie
Binôme complexe et nécessité de recourir à la modélisation
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
Lyon, 27-28 Mars 2008
Objectif et questions de recherche
Modéliser les interactions dynamiques entre le développement de la plante et le développement des épidémies
Trois questions
Comment l’architecture pilote-t-elle l’épidémie ?Comment cette épidémie est-elle limitée par la résistance de la plante aux maladies ?Comment ce développement épidémique conduit-il à des pertes de récolte?
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
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La représentation des plantes (0)
Une questionComment représenter la plante et le couvert à des fins d'utilisation dans la compréhension des phénomènes épidémiologiques?
Un constatLa maladie se développe sur un support qu'il faut représenter
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
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La représentation des plantes (1)
Des clés de lecture basées sur des interactions déterminantes pour le développement des épidémies :
- structure/ microclimat et infection/extension ? Différentiel micro-mésoclimat- structure et dispersion ? Effet barrière/effet relai- physiologie et lésions ? Résistance ontogénique, réceptivité des tissus âgés
Eléments de l'architecture susceptibles d'avoir un rôle majeur dans le développement épidémique (distance, hauteur, ramification, densité feuillage) ?
Une représentation plus ou moins explicite « qui fasse parler la maladie »
Qui réponde à la problématique posée : épidémiologie vs écophysiologie vs bioclimatologie
‘Tri' nécessaire parmi les connaissances 'plante' et 'épidémiologie' relatives au problème posé
Réflexion pluridisciplinaire et émergence d'hypothèses fortes
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La représentation des plantes (2)Des exemples
Une meilleure visualisation/perception de l’interaction et une représentation des conséquences de la modification des caractéristiques du couvert
Stylosanthus/anthracnose(Wilson & Chakraborty, 1998)
Blé/septoriose(Lovell et al., 1997)
Colza/(Pielaat et al., 2001)
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D’autres phénomènes à représenter . . .Exemple du mildiou de la pomme de terre
(UMRs APBV et BiO3P, Rennes)
Détecter les facteurs architecturaux qui ont un effet significatif sur le développement de la maladie (portrait robot)
- le port: érigé et horizontal - la longueur des entre-nœuds: plantes compactes vs plantes aérées- la surface foliaire et l’angle d’insertion des feuilles sur la tige- la résistance intrinsèque- la vigueur en lien avec tardivité/précocité
Comprendre l’influence du pathogène sur l’architecture de la plante- effet du pathogène sur le tubercule ou sur la tige : la plante prend un port
buissonnant extrêmement ramifié (levée de dormance et/ou de dominance apicale)
Gérer les deux conséquences contradictoires- stratégie d’évitement : apparition de feuillage nouveau au fur et à mesure
que la maladie progresse sur les feuilles contaminées- un port buissonnant compact qui peut relancer l’épidémie (augmentation de
l’hygrométrie).
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Un cahier des charges pour un modèle mécaniste
Trois caractéristiques principales
• modèle mécaniste à vocation de recherche incluant des paramètres d'entrée liés à la plante (phénotype, mode de conduite) et à la maladie (date d'apparition, sévérité, . . .)
• modèle simplifié ne prenant en compte que les paramètres indispensables explicatifs d'une observation globale. La question étant de définir le degré de simplification acceptable
• modèle permettant d'élaborer des scénarii d'applications agronomiques telles que la conception d'un idéotype (plante robot) adapté à différentes situations pédoclimatiques ou d'une pratique culturale économe en intrants phytosanitaires.
Construire un modèle mécaniste générique
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Lyon, 27-28 Mars 2008
- la définition de critères architecturaux à prendre en compte lors du développement épidémique
- la mise en place de modèles pertinents de représentation (3D, autres) pour les études épidémiologiques
- la modélisation des dynamiques de développement architecturaux et de développement épidémiques (aide à l'élaboration d'hypothèses)
- la conception de conduites culturales économes en intrants
- la conception d'idéotypes prenant en compte l'architecture, moins favorables au développement des bioagresseurs.
Les résultats attendus
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- par les équipes sur plusieurs pathosystèmes- Blé/maladies fongiques aériennes- Pois/ascochytose- Igname/anthracnose- Pomme de terre/mildiou- Vigne/oïdium- Pommier/tavelure- Pommier/carpocapse
- au sein du réseau EpiArch (cf. atelier du 28 mars)
- se concrétise par le dépôt de projets ANR
Une réflexion en cours
Exposés ‘flash’
Séminaire 'Plantes et peuplements virtuels'
Lyon, 27-28 Mars 2008
Que retenir?
- un besoin avéré de représentation
- une nécessité de simplification
- une démarche sur objectifex objectif ‘épidémiologie’ vs ‘écophysiologie’ vs ‘microclimatologie’
- une démarche pluridisciplinaire
- représentation d'un état physiologique