Long-term viral competition monitoring: a case of epidemiological rescue

Biological invasions are major threats to biodiversity and the main causes of emerging viral diseases. The ongoing spread of Tomato yellow leaf curl virus is a major concern to the sustainable tomato production throughout the world. The two main strains of TYLCV have been successively introduced in Reunion Island providing a fortuitous field experiment to study the invasion and competition of these two emerging strains in a tropical and insular environment. In this study, a seven-year field survey was performed following the introduction of the Israel strain of TYLCV (TYLCV-IL) into a niche occupied by the Mild strain of TYLCV (TYLCV-Mld). A displacement of the resident TYLCV-Mld by the newcomer TYLCV-IL was observed in this short period. To understand the factors associated with this displacement, biological traits related to fitness were measured to compare these strains. Besides demonstrating a better ecological aptitude of TYLCV-IL, which explains its rapid spread and increasing prevalence, the first estimate of the number of viral particles efficiently transmitted by an insect vector for a circulative virus was obtained. However, TYLCV-Mld persistence in the field (especially in mixed infections with TYLCV-IL) spurred further experiments regarding the effects of the mixed infections on these biological traits. Our study revealed complex interplay between these two strains of one of the most emergent plant virus following their successive introductions in the insular and tropical environment of Reunion Island. This rare case of unilateral facilitation between two pathogens led to the epidemiological rescue and maintenance of the less fit strain. (Texte intégral

Rapid accumulation and low degradation: Key parameters of Tomato yellow leaf curl virus persistence in its insect vector Bemisia tabaci

Of worldwide economic importance, Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV, Begomovirus) is responsible for one of the most devastating plant diseases in warm and temperate regions. The DNA begomoviruses (Geminiviridae) are transmitted by the whitefly species complex Bemisia tabaci. Although geminiviruses have long been described as circulative non-propagative viruses, observations such as long persistence of TYLCV in B. tabaci raised the question of their possible replication in the vector. We monitored two major TYLCV strains, Mild (Mld) and Israel (IL), in the invasive B. tabaci Middle East-Asia Minor 1 cryptic species, during and after the viral acquisition, within two timeframes (0–144 hours or 0–20 days). TYLCV DNA was quantified using real-time PCR, and the complementary DNA strand of TYLCV involved in viral replication was specifically quantified using anchored real-time PCR. The DNA of both TYLCV strains accumulated exponentially during acquisition but remained stable after viral acquisition had stopped. Neither replication nor vertical transmission were observed. In conclusion, our quantification of the viral loads and complementary strands of both Mld and IL strains of TYLCV in B. tabaci point to an efficient accumulation and preservation mechanism, rather than to a dynamic equilibrium between replication and degradation. (Résumé d'auteur

Estimation expérimentale de paramètres clés pour la modélisation de stratégies de gestion d’une épidémie virale

National audienc

Appréciation quantitative du risque de réaction allergique à l’arachide lors de la consommation de produits ne mentionnant pas l’arachide dans la liste des ingrédients.

Rapport de stage de 2ème année d’AgroParisTec

Étude thématique d’une exploitation agricole : le gavage de canards chez Pietro et Geneviève Magni

Stage de 1ère année d’AgroParisTechLicenc

Conception et évaluation assistée par la modélisation de stratégies de gestion d’une épidémie dans un paysage hétérogène

Management strategies of epidemics are often based on expert opinions rather than the formal demonstration of their efficiency. This is due to the difficulty of accounting for both biological processes and human interventions in field trials of various control methods designed to identify the most efficient. Thus, improving these strategies, which have no a priori reason to be optimal, is not an easy task. A promising approach to overcome obstacles linked to experiments consists in modeling both the epidemic process and the control measures. The key drivers of such models can be identified by a sensitivity analysis and, for some of them, better characterized experimentally. Control parameters are other key drivers that can be optimized by taking advantage of the potential of sensitivity analysis. This approach, applicable to many epidemic diseases, has been tested on the management of sharka, a damaging disease of trees of the genus Prunus (especially apricot, peach and plum). It is caused by Plum pox virus (PPV, genus Potyvirus, transmitted by aphids) and associated with severe economic losses. In France, sharka management is mainly based on visual orchard surveillance and removal of individuals that can contribute to disease spread. In controlled conditions, experiments were carried out to test hypotheses on the concurrence between the infectious and symptomatic states, on which visual surveillance strategies are based. Results of these experiments, and particularly the synchrony between latent and incubation periods for young peach trees infected by PPV, do not reject these hypotheses. These results feed a stochastic spatiotemporal model simulating sharka spread. Sensitivity analyses performed on this model revealed that the fate of the epidemics is highly dependent on the connectivity of the patch (with other patches of the landscape) where PPV is first introduced, and on the latent period duration. When a panel of management strategies was included into the model, additional sensitivity analyses enabled the identification of economically optimal surveillance and removal parameters in the simulated epidemic context.Les stratégies de gestion des épidémies sont souvent basées sur des opinions d’experts, plutôt que sur une démonstration formelle de leur efficacité. Ce constat résulte de la difficulté de prendre en compte les processus biologiques et les interventions humaines qui s’y ajoutent pour expérimenter différentes méthodes et identifier la plus performante. Il est ainsi difficile d’améliorer ces stratégies, qui n’ont pas de raison a priori d’être optimales. La modélisation conjointe du processus épidémique et de diverses stratégies de gestion constitue un outil innovant pour contourner les contraintes liées à l’expérimentation. Les paramètres clés d’un tel modèle peuvent être identifiés par une analyse de sensibilité et, pour certains d’entre eux, mieux appréhendés grâce à l’expérimentation biologique. D’autres paramètres clés peuvent constituer des leviers d’action dont il est possible d’approcher les valeurs optimales en exploitant le potentiel des méthodes d’analyse de sensibilité. Cette démarche, applicable à de nombreuses maladies infectieuses, a été testée sur la gestion de la sharka, une maladie affectant les arbres du genre Prunus (dont les abricotiers, pêchers et pruniers). Elle est causée par le Plum pox virus (PPV, du genre Potyvirus, transmis par pucerons) et associée à d’importantes pertes économiques. En France, la stratégie de gestion de cette maladie repose notamment sur l’observation visuelle des vergers et l’arrachage des individus pouvant contribuer à la propagation des épidémies. Dans le cadre de cette thèse, des travaux expérimentaux ont été entrepris en conditions contrôlées pour tester des hypothèses liées à la concordance entre les états infectieux et symptomatiques, sur lesquelles s’appuient les stratégies basées sur une surveillance visuelle. Les résultats de ces expériences, et notamment la synchronie entre les périodes de latence et d’incubation chez le jeune pêcher infecté par le PPV, ne remettent pas en cause ces hypothèses et viennent enrichir un modèle de simulation probabiliste et spatiotemporel de la propagation de la sharka. Les analyses de sensibilité réalisées sur ce modèle ont révélé que le devenir des épidémies dépend fortement de la connectivité de la parcelle (avec les autres parcelles du paysage) où est introduit le PPV la première fois, et de la durée de la latence dans les arbres infectés. D’autres analyses de sensibilité du modèle, incluant cette fois un ensemble de stratégies de gestion, ont permis d’optimiser les modalités de surveillance et d’arrachage vis-à-vis d’un critère économique dans le contexte épidémique simul

Identification de stratégies de gestion optimales d’une épidémie dans un paysage par la modélisation et l’expérimentation

National audienceLes épidémies sont souvent gérées par des stratégies basées sur des opinions d’experts, plutôt que sur une démonstration formelle de leur efficacité. Cependant, il est souvent complexe de prendre en compte les processus biologiques et les interventions humaines qui s’y ajoutent pour expérimenter de nouvelles méthodes. Il est ainsi difficile d’optimiser ces stratégies. La modélisation conjointe du processus épidémique et de diverses stratégies de gestion constitue un outil innovant pour contourner les contraintes liées à l’expérimentation. Les paramètres clés d’un tel modèle peuvent être identifiés par une analyse de sensibilité, et estimés, pour certains d’entre eux, grâce à l’expérimentation biologique. Ces paramètres constituent alors des leviers d’action à partir desquels peuvent être proposées des stratégies de gestion alternatives, dont les variantes optimales peuvent ensuite être identifiées par une seconde analyse de sensibilité

Modélisation de la cinétique d’accumulation et de persistance du <em>Tomato yellow leaf curl virus</em> (TYLCV) au sein de son insecte vecteur <em>Bemisia tabaci</em> par PCR quantitative normalisée, et enquête agronomique de l’impact du virus sur la filière tomate à La Réunion

Rapport de stage de 3ème année d’AgroParisTechMaste