Gérer les épidémies virales végétales – relier la transmission des insectes et le risque épidémique – Methods Blog

Article fourni par Ruairí Donnelly, sraël Tankam et Alison Scott-Brown

Ici dans le Épidémiologie et modélisation Groupe de l’Université de Cambridge, notre travail est motivé par la nécessité de garantir l’approvisionnement alimentaire pour les générations futures, en particulier pour celles qui vivent dans des régions du monde déjà soumises à la pression croissante du changement climatique et des conditions météorologiques extrêmes, qui rendent plus difficile la production et le commerce de leurs récoltes pour les petits exploitants.

Parmi les nombreuses questions que nous posons, l’un des défis sur lesquels nous nous concentrons est de comprendre comment les virus destructeurs des plantes, comme les virus de la mosaïque du manioc et de la striure brune du manioc, sont propagés par les insectes. Nous avons récemment développé un ensemble d’outils pour prédire et gérer les épidémies virales végétales – et nous avons démontré comment ils peuvent être utilisés pour la gestion virale du manioc, un culture vitale pour la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne.

Comprendre comment les maladies des plantes se propagent est essentiel si nous voulons protéger les cultures avant que les épidémies ne deviennent incontrôlables. Pour les virus végétaux transmis par les insectes, ce défi est particulièrement délicat : la transmission ne dépend pas seulement de l’agent pathogène, mais aussi du comportement et de l’abondance des insectes qui le transportent.

Bien que les chercheurs étudient depuis longtemps ces processus dans le cadre d’essais en laboratoire, la traduction de ces mesures en risque réel de maladie reste un obstacle majeur.

Une culture vitale pour la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne

Maniocun aliment de base largement cultivé en Afrique subsaharienne, est gravement menacé par des maladies telles que Maladie de la mosaïque du manioc et Maladie des stries brunes du manioc. Ces maladies ne se propagent pas d’elles-mêmes. Les aleurodes agissent comme vecteurs des agents pathogènes viraux qui les provoquent, déplaçant les virus d’une plante à l’autre au fur et à mesure qu’ils se nourrissent.

Lorsque des épidémies s’installent, les conséquences peuvent être dévastatrices. Ces maladies réduisent à la fois la qualité et la quantité des récoltes récoltées, déclenchant une insécurité alimentaire et d’importantes difficultés économiques – avec des pertes de récoltes annuelles estimées à plus de 1,25 milliard de dollars en Afrique subsaharienne. Pour les agriculteurs, cela peut signifier une perte de revenus et un accès fiable à la nourriture.

Pour relever ce défi, nous avons développé une nouvelle approche informatique, combinant modélisation mathématique et statistique, désormais disponible via le ÉpiPvr (Épidémiologie de la transmission des virus végétaux) Package R. Cet outil logiciel est conçu pour aider les chercheurs et les décideurs politiques à comprendre, prédire et finalement gérer les épidémies de maladies virales dans des cultures comme le manioc.

Un nouvel outil pour mieux prédire le risque viral

Le ÉpiPvr L’outil fonctionne en utilisant des données compilées à partir d’expériences où les insectes sont surveillés lorsqu’ils se nourrissent de plantes saines et infectées – le genre d’expériences que les phytopathologistes ont développées et sur lesquelles s’appuient depuis des décennies.

Les chercheurs peuvent télécharger leurs données et les fonctions EpiPvr estimeront les facteurs clés qui influencent la propagation des maladies, tels que la facilité avec laquelle les insectes contractent et transmettent les infections et la durée pendant laquelle ils restent infectieux. Surtout, le package peut également prédire le risque d’épidémies locales suite à l’introduction d’agents pathogènes sur le terrain.

Dans notre étude récemment publiée qui introduit l’outil EpiPvr, nous avons constaté des différences frappantes entre les capacités épidémiques des virus du manioc : nous avons constaté que les virus responsables de la maladie des stries brunes du manioc se propagent mal des insectes aux plantes, mais sont dangereux car les plantes infectées sont difficiles à repérer. En revanche, les virus responsables de la mosaïque du manioc se propagent facilement et provoquent des symptômes évidents chez les plantes malades, tandis que les insectes restent infectieux pendant longtemps. En conséquence, le risque d’épidémie de mosaïque du manioc est élevé même lorsque le nombre d’aleurodes est faible, tandis que le risque d’épidémie de maladie de la striure brune du manioc reste relativement faible pour les populations d’aleurodes jusqu’à ce qu’elles atteignent des niveaux d’abondance modérés ou élevés.

Des estimations de transmission à la gestion du manioc

Alors que l’outil EpiPvr est principalement axé sur l’évaluation de la transmission et du risque épidémique, en notre étude de suivi nous avons exploré comment ces résultats devraient éclairer la gestion de la maladie. Ce travail a introduit « CropMix », un outil d’aide à la décision en ligne conçu pour aider à optimiser les mélanges de variétés de cultures afin de maintenir des rendements élevés lorsque le risque de maladie est élevé.

Quand nous avons exécuté le Mélange de cultures outil à l’aide du ÉpiPvr Selon les estimations du virus du manioc, nous avons constaté que les champs de manioc peuvent être protégés contre les épidémies de maladie des striures brunes du manioc en utilisant des mélanges de variétés de manioc sensibles et résistantes au virus – mais seulement si le nombre d’aleurodes est modéré ou faible. En revanche, il n’existait aucun mélange de variétés de manioc susceptible d’améliorer la protection du rendement offerte par les monocultures tolérantes ou résistantes face à une épidémie de mosaïque du manioc.

Stratégies pratiques de gestion des maladies des plantes

Ces études montrent comment les outils de modélisation peuvent guider les stratégies pratiques de gestion des maladies des plantes. À l’avenir, plusieurs améliorations permettront de prévoir plus précisément les risques de maladies et les options de gestion dans les conditions climatiques futures.

ÉpiPvr est en cours d’extension pour prédire le risque local d’épidémie virale de la striure brune du manioc en Afrique subsaharienne en combinant ses estimations avec des données variables dans le temps sur les aleurodes. Lorsque les données sur les aleurodes ne sont pas disponibles – par exemple, dans les futurs scénarios climatiques – des fonctions supplémentaires utiliseront progrès récents en matière de modélisation pour prévoir les données sur les aleurodes à partir des conditions climatiques. En outre, Mélange de cultures est en cours de mise à niveau pour gérer une gamme plus étendue de modèles de plantation de cultures possibles dans les champs des fermes.

En résumé, un nouvel ensemble d’outils permettant d’évaluer un large éventail de phytopathogènes transmis par les insectes est désormais prêt à être utilisé. Les outils aideront à concevoir des interventions ciblées et durables pour équilibrer l’efficacité avec les besoins des agriculteurs – une étape essentielle vers la protection des cultures à long terme.

Lire les articles complets ici (pour EpiPvr) et ici (pour CropMix).