Modelling soil-borne plant pathogens: reaction-diffusion models

Les maladies telluriques sont distribuees dans les champs selon une repartition non uniforme. Des foyers se developpent, ils se chevauchent, deviennent diffus et changent d'une saison a l'autre. L'heterogeneite spatiale de la maladie peut etre attribuee en grande partie a l'interaction de facteurs edaphiques sur les variables biologiques, particulierement la densite de l'inoculum, la vitesse de croissance de l'hote et sa sensibilite a la maladie ainsi que le degre d'antagonisme microbien. Ce document examine l'utilisation des modeles de reaction-diffusion pour relier les dynamiques spatiales et temporelles des maladies des plantes. Les modeles sont utilises pour decrire des systemes complexes de maladie a partir d'hypotheses assez simples mais biologiquement vraisemblables. Les termes de la reaction sont premierement elargis pour tenir compte des changements cycliques de la densite d'inoculum et de la maladie en fonction de la perte des tissus envahis et de la formation de nouvelles racines. La population des racines infectees est evaluee en detail pour separer les racines contagieuses des non-contagieuses. L'effet dynamique des moyens de lutte biologique est introduit en elargissant les termes de la reaction pour tenir compte de l'interaction entre l'agent pathogene et les populations de microbes antagonistes. Des criteres sont utilises pour predire lequel du pathogene ou de l'antagoniste sera elimine. Les dynamiques spatiales sont ajoutees aux modeles par le biais d'un terme de diffusion. Des analyses simples avec des modeles specifiques sont illustrees pour calculer la vitesse d'expansion d'un foyer de maladie. On presente des methodes pour estimer l'aire minimale d'un peuplement de la plante hote necessaire pour maintenir la population d'un agent pathogene. On souligne egalement l'application du concept de la superficie critique d'une plage contaminee pour predire le maintien d'un agent de lutte biologique hyperparasite dans la population d'un parasite. Il est demontre que des patrons temporels d'heterogeneite spatiale existent quand l'infection se repand par mouvements diffus et que les racines meurent ou qu'elles sont remplacees pendant une ou plusieurs saisons. La diffusion conduit habituellement a l'uniformite. On considere aussi le cas particulier de l'instabilite de la diffusion, dans lequel les dynamiques d'un activateur (l'agent pathogene) et d'un inhibiteur (un antagoniste ou un agent de lutte biologique) peuvent conduire a l'heterogeneite spatiale, meme dans un milieu uniforme. On demontre que l'heterogeneite des conditions du sol, qui affecte la vitesse de croissance et le mouvement des micro-organismes dans le sol, a aussi des effets sur la dynamique des maladies.