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La recherche de leviers pour une protection durable et raisonnée des cultures passe par une meilleure compréhension des mécanismes de régulation des épidémies. Cette thèse vise à étudier les interactions entre plantes et champignons foliaires par le biais de la modélisation des pathosystèmes. Les objectifs étaient (1) de proposer un cadre méthodologique pour le développement de modèles épidémiques couplés à des modèles de plantes virtuelles de type FSPM (Functional-Structural Plant Models), (2) de valider notre approche en confrontant nos modèles à des données expérimentales et (3) d’explorer des scénarios pour mettre en lumière les propriétés des plantes qui influencent les épidémies selon le type de champignon foliaire ; et ce, dans des conditions environnementales variées.Pour ce f[...]

La recherche de leviers pour une protection durable et raisonnée des cultures passe par une meilleure compréhension des mécanismes de régulation des épidémies. Cette thèse vise à étudier les interactions entre plantes et champignons foliaires par le biais de la modélisation des pathosystèmes. Les objectifs étaient (1) de proposer un cadre méthodologique pour le développement de modèles épidémiques couplés à des modèles de plantes virtuelles de type FSPM (Functional-Structural Plant Models), (2) de valider notre approche en confrontant nos modèles à des données expérimentales et (3) d’explorer des scénarios pour mettre en lumière les propriétés des plantes qui influencent les épidémies selon le type de champignon foliaire ; et ce, dans des conditions environnementales variées.Pour ce faire, nous avons d’abord défini des concepts et élaboré des outils pour coupler des modèles de champignons foliaires à des FSPM. Nous mettons à la disposition de la communauté scientifique plusieurs modèles réutilisables et évolutifs (plateforme OpenAlea). Trois modèles de cycles infectieux contrastés ont été construits ou réorganisés sous forme de composants interopérables : l’oïdium de la vigne, la septoriose du blé et la rouille brune du blé. Un quatrième modèle multi-maladies couple la septoriose et la rouille brune sur le blé. Ces modèles ont nécessité un effort de revue bibliographique pour dégager les points communs et les spécificités de chaque couple plante-pathogène. Puis, la cohérence et la précision de ces modèles a été testée face à des données expérimentales : des notations détaillées de terrain pour la septoriose, et des notations de laboratoire pour la rouille brune. De plus, les modèles disponibles sur le blé ont été utilisés dans une approche exploratoire pour tester la sensibilité des épidémies aux propriétés du couvert. Les résultats indiquent que la rouille et la septoriose ne répondent pas de la même façon à tous les traits d’architecture du blé. Il ressort notamment de nos simulations que la dynamique des épidémies dépend de la vitesse relative de croissance et de reproduction du champignon par rapport à la sénescence des feuilles. Ce dernier travail ouvre des perspectives à court terme de simulations et d’expérimentations pour affiner notre compréhension des interactions dans le couvert. Enfin, les modèles qui ont été construits au cours de cette thèse pourront être utilisés dans des contextes d’application différents : aide à l’analyse des épidémies, aide à l’élaboration de modèles plus simples à but opérationnel, ou encore aide à la sélection variétale.

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Researching new levers for sustainable and rational crop protection requires a better understanding of regulatory mechanisms of epidemics. This doctoral thesis aims at studying interactions between plants and foliar fungi by modeling pathosystems. The objectives were (1) to provide a methodological framework to build epidemic models coupled to FSPM (Functional-Structural Plant Models), (2) to validate our approach by confronting the models to experimental data, and (3) to explore new scenarios in order to highlight plant properties that influence the epidemics according to the type of foliar fungus considered; and this, in varied environmental conditions.This first required to define various concepts and to elaborate new tools to combine models of foliar fungi to FSPM. We have made several reusable and adaptive models available to the scientific community (OpenAlea platform). Three contrasted models of infectious cycles were built or refactored in the form of interoperable components: grapevine powdery mildew, wheat Septoria trici blotch (STB) and wheat brown rust. A fourth model combines the STB and the brown rust on wheat in the same model of pathogen complex. Building these models involved to identify commonalities and specificities of each plant-pathogen couple in the bibliography. Then, the consistency and the accuracy of these models have been tested in comparison to experimental data: detailed field assessments for septoria, and laboratory assessments for brown rust. In addition, the models available on wheat were used in an exploratory approach to test the sensitivity of epidemics to the properties of canopy. The results indicate that rust and septoria do not respond the same way to all the architectural traits of wheat. In particular, it is apparent from the simulations that the dynamics of epidemics depend on the relative rate of growth and reproduction of the fungus in comparison to leaf senescence. This work opens short-term outlooks of simulations and experiments to refine our understanding of the interactions in the canopy. Finally, the models that were built during this thesis can be used in different application contexts: support the analysis of epidemics, support the development of simpler operationally oriented models, or support plant breeding.