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Mosaïque versus pyramide: quelle est la meilleure stratégie de déploiement des résistances aux virus de plantes pour contrôler les épidémies dans les paysages agricoles ?

Résumé

Historiquement, deux voies principales ont été suivies par les agronomes pour améliorer la durabilité des stratégies d’utilisation des résistances variétales aux maladies. La première consiste à cumuler les facteurs de résistances dans un même cultivar (stratégie de pyramidage). Cette stratégie joue sur la réduction de la probabilité d’apparition d’agents pathogènes multi-virulents. La seconde consiste à cultiver des mélanges de cultivars portant chacun une résistance monogénique (stratégie de la mosaïque). Son effet principal repose sur la sélection disruptive : un génotype adapté à une variété sera mal adapté sur une autre. Lorsque les distances de dispersion des maladies sont grandes, les mosaïques variétales gagnent à être déployées à l’échelle des paysages agricoles. Actuellement, peu d’évaluations, tant théoriques qu’expérimentales, comparent l’efficacité de ces stratégies (Burdon et al., 2014, Evolutionary Applications, 7).

Ce travail reprend un modèle représentant au cours d’une succession d´épidémies annuelles la dynamique démo-génétique d’une population virale dans un paysage agricole comprenant une variété sensible et une variété résistante (Fabre et al., 2012, New Phytologist, 193). Ce modèle a été généralisé à une interaction gène-pour-gène multi-loci comprenant nc + 2 variétés (un cultivar sensible, nc cultivars portant autant de résistances monogéniques et un cultivar pyramidant ces nc résistances) et les nc + 2 pathotypes d’agents pathogènes correspondant (Djidjou-Demasse et al., 2017, New Phytologist, 216). Il devenait ainsi possible de comparer théoriquement les stratégies ”mosaïque” et ”pyramidage” dans un grand nombre de situations de productions en combinant 8 paramètres décrivant l'interaction intra-hôte entre le virus et les gènes de résistances, le contexte épidémiologique et les paysages agricoles.

Nos analyses montrent que les performances des stratégies dépendent principalement de trois paramètres :

• le coût de fitness des mutations adaptatives,
• l’intensité épidémique avant le déploiement des résistances et
• la connectivité du paysage. Dans la plupart des situations de production testées, les stratégies ”mosaïques” sont au moins aussi bonnes, et souvent meilleures, que les stratégies ”pyramidages”.

Ces dernières sont uniquement bénéfiques lorsque la charge virale du réservoir (i.e. les hôtes sauvages hébergeant les populations virales en hiver) se renouvelle très lentement d’une saison de culture à la suivante. Des mosaïques paysagères comprenant 3 à 5 gènes de résistances fournissent généralement un contrôle efficace de la maladie sur le long terme, sauf lorsque la majorité des infections provient de la parcelle elle-même. Dans cette situation adopter des mosaïques variables dans le temps et dans l’espace, plutôt que simplement dans l’espace, est une alternative intéressante.

Références:

Burdon et al. 2014, Evolutionary Applications, 7, 609-624.

Djidjou-Demasse et al. 2017, New Phytol, 216, 239–253.
Fabre et al. 2012, New Phytologist, 193, 1064-1075.
Fabre et al. 2015, Evolutionary Applications, 8, 919-932.
REX 2013, Trends in Ecology and Evolution, 28, 110-118.