Cette application permet de simuler des dynamiques de populations de nématodes à galles en interaction avec leur plante hôte. Deux scenarios d'études sont proposés : rotations culturales entre plantes résistantes ou sensibles aux nématodes, et effets d'amendements de matière organique. Le modèle sous-jacent décrit une épidémie de parasites à formes libres, infestant et se propageant dans le système racinaire d’une plante. Il est de type semi-discret: il permet de suivre la dynamique de différents stades de développement du parasite au cours d'une succession de saisons de culture.
La figure (a) représente le cycle de vie des nématodes à galles, la figure (b) la description schématique du modèle de Nilusmas et al., 2020. Les œufs de nématodes éclosent sous forme de larves J2 (nématodes libres \(P\)) qui peuvent pénétrer dans les parties saines des racines des plantes (racines saines \(H\)). Après l'infection, la larve descend jusqu'à l'extrémité de la racine, penètre dans le cylindre vasculaire et migre vers le haut de la racine pour se fixer et établir un site d'alimentation sur les cellules hôtes (cellules géantes, racines à infection latente \(E\)). Le nématode consomme le cytoplasme des cellules géantes pour se développer en une femelle piriforme mature qui libère ses œufs à la surface de la racine (racines infectieuses \(I\)). Lorsque les conditions sont favorables, les œufs éclosent et le cycle recommence.
Publication de Nilusmas et al., 2020.
Les variétés résistantes induisent des pressions de sélection en faveur de nématodes virulents qui contournent la résistance.
Deux types de nématodes sont ainsi en compétition pour la plante hôte. Les nématodes avirulents (indice \(a\)) ne pouvant infecter que les plantes sensibles, quand les virulents (indice \(v\)) peuvent infecter les plantes sensibles et résistantes (exposant \(X=S,R\)) mais subissent des coûts de virulence (sur l'infectivité \(w_\beta\) et la reproduction \(w_r\)). Une fraction \(\delta\) de la descendance des nématodes avirulents est supposée virulente en raison de mutations et/ou de mécanismes épigénétiques (Nilusmas et al., 2020). Les interactions au cours d'une saison de culture sont décrites par le système d'équations différentielles ci-contre.
Les autres paramètres sont détaillés dans l'onglet : 'Scénario résistance'.
Le scenario matière organique se fonde sur un modèle décrivant les interactions entre des nématodes (avirulents, indice \(a\)) et le système racinaire d'une plante (sensible, exposant \(S\)), selon les quatre compartiments principaux du cycle de vie du nématode. Les interactions au cours d'une saison de culture sont décrites par le système d'équations différentielles ci-contre.
Selon le type de matière organique amendé, l'effet sur les plantes et les nématodes est différent :
Les autres paramètres sont détaillés dans l'onglet : 'Scénario matière organique'.
Financement
Le développement de cette application a bénéficié du soutien du projet INTERLUDE (INnovations TErritoriales pour la Réduction des produits phytopharmaceutiques en production LégUmière DurablE, 2020-2023) financé par l’OFB dans le cadre de l’APR Leviers territoriaux pour réduire l’utilisation et les risques liés aux produits phytopharmaceutiques (plan Écophyto II+).
Le développement se poursuit dans le cadre du projet Européen NEM-EMERGE (HORIZON EUROPE Food, Bioeconomy, Natural Resources, Agriculture and Environment; grant 101083727).
Références
Licence et utilisation
Initialement conçu par
Florence Ghestem
@INRAE w.
, le développement continue avec des contributions de
Suzanne Touzeau
&
Ludovic Mailleret.
Les sources de ce logiciel sont disponibles sur le dépôt GitLab
Rnem
selon les termes de la GNU General Public License version 3, telle que publiée par la Free Software Foundation.
© Florence Ghesthem, Suzanne Touzeau, Vincent Calcagno, Ludovic Mailleret.
