Modélisation de l’évolution des populations virales à l’échelle d’un paysage agricole pour la gestion des variétés de plantes résistantes

Les résistances génétiques ont permis de réduire fortement l’impact des maladies virales chez de nombreuses plantes cultivées. Cependant, comme pour tous les couples hôte-parasite, les plantes et leurs virus constituent des systèmes dynamiques en perpétuelle évolution. C’est ainsi que les pressions de sélection exercées par la culture à grande échelle de variétés résistantes ont fréquemment induit l’émergence de populations virales adaptées, qualifiées de virulentes en phytopathologie. Si, à l’échelle de plante, les mécanismes générant les variants viraux adaptés sont désormais identifiés, les mécanismes impliqués dans l’émergence de populations virales virulentes à l’échelle de l’agroécosystème restent, eux, largement méconnus. Identifier ces mécanismes est un préalable afin de savoir comment combiner au mieux variétés sensibles et résistantes pour maintenir sur le long terme l’efficacité des gènes de résistances. Cette question est abordée ici par la modélisation car elle permet d’intégrer la diversité des processus et des échelles spatio-temporelles à l’œuvre au cours du contournement d’une résistance. Un modèle représentant la dynamique démo-génétique d’une population virale dans un paysage agricole (composé de plantes cultivées sensibles, de plantes cultivées résistantes et plantes sauvages hébergent les populations virales en dehors de la saison cultivée) au cours d’une succession d’épidémies annuelles est proposé. A l’échelle des plantes hôtes, les processus de sélection, dérive et mutation affectant les populations virales sont décrits par des systèmes d’équations différentielles. A l’échelle du paysage, la dynamique épidémique est modélisée par une approche individu-centré où chaque plante est un individu. L’effet de 6 facteurs sur la réduction des pertes de rendement obtenue grâce au déploiement d’une variété résistante dans un paysage durant 15 saisons culturales a été analysé à l’aide de ce modèle. Ces facteurs sont: (1) le nombre de mutations nécessaires au contournement, (2) le type de ces mutations (transitions - transversions), (3) le coût de fitness associé à ces mutations, (4) l’intensité des épidémies, (5) le type d’épidémies (proportion des événements d’infection primaire et de dissémination secondaire) et (6) la proportion de variété résistante dans le paysage. Les résultats de simulations indiquent notamment que, dans un contexte épidémiologique donnée, le choix du gène de résistance (i.e. les facteurs nombre, nature et coût des mutations nécessaires pour acquérir la virulence) a autant d’importance, voire plus, que la stratégie de déploiement adopté ultérieurement pour ce gène (le facteur proportion de variété résistante cultivée). L’effet de la structure du paysage sur ces stratégies sera également discuté