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Modélisation stochastique des processus d'adaptation d'une population de pathogènes aux résistances génétiques des hôtes

Le : 14/02/2013 11h00
Par : Romain Bourget (LAREMA et IRHS, INRA)
Lieu : I 103
Lien web :
Résumé : En agronomie, l’homme utilise des résistances génétiques pouvant être totales ou partielles. Leurs utilisations a pour but de limiter ou d’empêcher le développement de pathogènes sur les hôtes possédant ces résistances. En parallèle, les pathogènes sont capables de muter et de s’adapter rendant ainsi inefficace les gènes de résistances utilisés. Une problématique actuelle est de gérer efficacement ces gènes pour rendre les résistances durables. La mise en place d’expérience et la récupération de données biologiques étant très coûteuses, aussi bien en temps qu’en argent, apporter des connaissances via l’utilisation de modèle est une alternative judicieuse. Nous avons construit deux modèles pour s’intéresser aux processus d’adaptation des pathogènes aux deux types de résistance, totales et partielles. L’objectif est d'étudier l'impact des résistances génétiques présentes au sein d'une population d'hôtes sur la vitesse d'adaptation des pathogènes. Les modèles sont basés sur des processus stochastiques de naissance et de mort permettant de modéliser la dynamique des événements rares tel que les mutations et migrations, mais aussi la dynamique des petites populations émergentes. Nous commençons par obtenir des résultats théoriques généraux sur la loi des premiers temps d'atteinte des chaînes de Markov à temps continu pour ensuite construire et analyser les modèles décrivant la loi du temps d'émergence d'un mutant. Plus précisément, l'analyse théorique des processus de Markov nous permet d'obtenir des conditions sur les lois initiales sous lesquelles le temps d'émergence d'un mutant suit une loi exponentielle. Les simulations des modèles nous ont permis de révéler l'importance de modéliser les mutations et les migrations par des processus stochastiques pour estimer convenablement le temps d'adaptation des pathogènes. Nous montrons aussi que l'adaptation continue des pathogènes se fait prioritairement par l'évolution de leurs capacités à coloniser leurs hôtes. L'application de ces modèles en épidémiologie végétale souligne les stratégies judicieuses de déploiement des hôtes possédant plusieurs résistances totales qui permettent d'augmenter le temps avant l'apparition de pathogènes multivirulents. Dans les cas des résistances partielles, l'application des modèles permet de mettre en évidence les combinaisons de résistances, au sein d'un hôte, qui ralentissent la vitesse d'adaptation des pathogènes.