Littérature scientifique sur le sujet « Compétition intra-spécifique »

Pericopsis elata est une espèce ligneuse à grande valeur commerciale menacée d’extinction. Les plantations d’Assamela installées dans la Réserve Forestière de Deng-Deng en 1974 ont été abandonnées après leur mise en place. Dès lors, très peu de connaissances relatives au développement de ces peuplements sont disponibles. L’objectif de la présente étude est de contribuer à la compréhension des conditions de croissance de Pericopsis elata dans la réserve et induire un aménagement efficace. Trois inventaires exhaustifs ont été conduits, au cours desquels les données dendrométriques et structurales ont été collectées. Les indices de compétition de Hegyi, les semi-variogrammes et la distribution spatiale des tiges ont été analysés et interprétés. Les densités actuelles sont sans effet limitant pour la croissance des tiges. Les effets du milieu se révèlent comme étant le facteur qui a plus d’impact sur la croissance des tiges de Pericopsis elata. La plantation de recrû (33,21 cm), moins sensible à l’effet de la densité en termes de croissance comparée aux plantations des grands layons (26,91 cm et 26,89 cm), enregistre les meilleures performances de croissance en diamètre. Ainsi, des travaux d’entretien et des éclaircies portées vers une réduction considérable des compétitions interspécifique et intra spécifique sont nécessaires.Mots clés : Indice de Hegyi, méthodes sylvicoles, modes de compétition, plantations équiennes, semi-variogramme, Cameroun. English Title: Characterization of the competition and growth of Pericopsis elata (Harms) Van Meeuven in the plantations of the Deng-Deng Forest Reserve (East, Cameroon)Pericopsis elata is a valuable woody species threatened with extinction. The Assamela plantations established in the Deng-Deng Forest Reserve in 1974 were abandoned after their establishment. As a result, very little knowledge about the development of these stands is available. The objective of the present study is to contribute to the understanding of the growing conditions of Pericopsis elata in the Reserve and to induce proper management. Three exhaustive inventories were conducted, during which dendrometric data were collected. Hegyi’s competition indices, variograms and spatial distribution of stems were developed. Current densities have no limiting effect on stem growth. Environmental effects were found to be the factor that had the greatest impact on the growth of Pericopsis elata stems. The recruiting plantation (33.21 cm), which is less sensitive to the effect of density in terms of growth compared to the large layon method (26.91 cm and 16.89 cm), has the best growth in diameter performance. Thus, maintenance work and thinning leading to a considerable reduction in interspecific and intraspecific competition is necessary.Keywords: Regular plantations, Hegyi’s competition index, mode of competition, Silvicultural methods, semi-variogram, Cameroon.

Aujourd'hui, les activités humaines comme l'exploitation de l'environnement (déforestation, chasse, agriculture...) et la mondialisation des échanges conduisent à l'émergence continuelle de nouvelles maladies dont la récente pandémie de COVID-19 n'est finalement qu'un exemple parmi une multitude d'autres. Au même moment l'humanité développe de nouvelles méthodes de lutte contre les agents infectieux, comme les antibiotiques et les vaccins, qui conduisent à l'émergence de nouveaux variants de pathogènes séculaires. La vaccination a par exemple conduit à la sélection de nouvelles souches de Corynebacterium diphtheriae et de Bordetella pertussis, les agents étiologiques de la diphtérie et de la coqueluche, respectivement. Dans mes travaux de thèse, je me suis dans un premier temps intéressé à la manière dont l'utilisation de vaccins à anatoxine contre C. diphtheriae pouvait conditionner l'évolution de cette bactérie pathogène. Pour ce faire, j'ai développé un modèle dynamique de type SIR. Ce modèle m'a permis de mettre en évidence que ce type de vaccin favorise la sélection de souches ne produisant pas la toxine diphtérique, principal facteur de virulence de C. diphtheriae. Je montre également que la compétition entre souches toxinogènes et souches non toxinogènes facilite l'éradication des souches toxinogènes, donc virulentes. Ainsi, la vaccination, combinée à la compétition entre souches, permet de réduire la circulation des souches virulentes de C. diphtheriae et de diminuer la prévalence de la diphtérie. Dans un deuxième temps, je me suis intéressé à identifier les facteurs environnementaux ayant un impact sur la vitesse d'émergence de nouvelles souches de pathogènes dans un contexte de vaccination de masse. Faute de données sur la diphtérie, j'ai étudié un jeu de données de souches de B. pertussis aux Etats-Unis. Plus précisément, je me suis intéressé à la vitesse de remplacement de souches sauvages de la bactérie par des souches mutantes déficientes en pertactine (PRN-), un antigène de surface présent dans une grande partie des vaccins en circulation. J'ai dû développer une nouvelle méthode pour analyser ces données, les approches traditionnelles se montrant inadaptées pour étudier un phénomène d'invasion par définition hautement autocorrélé dans le temps. Les résultats de cette analyse semblent indiquer que la température moyenne de l'environnement dans lequel ces souches circulent pourrait avoir une incidence sur la vitesse d'invasion des souches PRN-. Cependant, des analyses complémentaires ont montré que le jeu de données était finalement limité pour mettre en évidence un effet d'un facteur environnemental sur cette invasion. Dans un troisième temps, j'ai développé un modèle informatique et mathématique pour simuler la circulation de deux souches d'un pathogène type B. pertussis au sein d'une population mimant celle des Etats-Unis. Le but était in fine de produire des jeux de données artificiels similaires à celui étudié dans la partie précédente, pour vérifier comment pouvait fluctuer la qualité de l'échantillonnage et des estimations des cofacteurs telles que calculées dans le modèle précédent. Les résultats préliminaires de cette partie montrent que la dynamique de propagation d'un pathogène est un phénomène complexe, la rendant particulièrement difficile à étudier de manière rigoureuse. L'estimation des cofacteurs est biaisée par la qualité et la quantité des échantillons, et leur effet est alors difficile à mettre en évidence. Des travaux nécessaires sur ces aspects sont nécessaires. En conclusion, au cours de cette thèse j'ai employé diverses approches mathématiques et informatiques pour étudier la compétition entre souches de pathogènes dans un contexte vaccinal. J'ai pu mettre en évidence un rôle de la vaccination dans l'émergence de souches non virulentes, développé une méthode statistique pour étudier la vitesse d'émergence d'une telle souche, et étudié les forces et les limites d'une telle approche
Nowadays, human activities such as the exploitation of the environment (deforestation, hunting, agriculture...) and the globalization of trade lead to the continual emergence of new diseases, of which the recent COVID-19 pandemic is just one example. At the same time, humanity is developing new methods of combating infectious agents, such as antibiotics and vaccines, leading to the emergence of new variants of age-old pathogens. Vaccination, for example, has led to the selection of new strains of Corynebacterium diphtheriae and Bordetella pertussis, the etiological agents of diphtheria and pertussis, respectively. In my thesis work, I first investigated how the use of toxoid vaccines against C. diphtheriae could condition the evolution of this pathogenic bacterium. To do this, I developed a dynamic SIR-like model. This model enabled me to demonstrate that this type of vaccine favors the selection of strains that do not produce the diphtheria toxin, the main virulence factor of C. diphtheriae. I have also shown that competition between toxigenic and non-toxigenic strains facilitates the eradication of toxigenic, and therefore virulent, strains. Thus, vaccination, combined with competition between strains, reduces the circulation of virulent strains of C. diphtheriae and lowers the prevalence of diphtheria. Secondly, I set out to identify the environmental factors affecting the rate of emergence of new pathogen strains in the context of mass vaccination. In the absence of data on diphtheria, I studied a dataset of B. pertussis strains in the United States. More specifically, I was interested in the rate of replacement of wild strains of the bacterium by mutant strains deficient in pertactin (PRN-), a surface antigen present in a large proportion of vaccines in circulation. I had to develop a new method for analyzing these data, as traditional approaches proved unsuitable for studying an invasion phenomenon that is, by definition, highly autocorrelated over time. The results of this analysis suggest that the average temperature of the environment in which these strains circulate could have an impact on the invasion rate of PRN- strains. However, further analysis showed that the dataset was ultimately limited to highlight an effect of an environmental factor on this invasion. Thirdly, I developed a mathematical and computer model to simulate the circulation of two strains of a B. pertussis-like pathogen within a population mimicking that of the USA. The ultimate aim was to produce artificial datasets similar to the one studied in the previous section, in order to check how the quality of sampling and cofactor estimates calculated in the previous model might fluctuate. The preliminary results of this section show that pathogen propagation dynamics is a complex phenomenon, making it particularly difficult to study rigorously. The estimation of cofactors is biased by the quality and quantity of the samples, and their effect is therefore difficult to demonstrate. More work is needed on these aspects. In conclusion, in the course of this thesis I have employed various mathematical and computational approaches to study competition between pathogen strains in a context of mass vaccination. I was able to highlight the role of vaccination in the emergence of non-virulent strains, develop a statistical method to study the rate of emergence of such a strain, and study the strengths and limitations of such an approach

Cette thèse porte sur l'analyse mathématique des modèles de compétition de plusieurs espèces microbiennes sur une seule ressource dans un chémostat. L'objectif est de modéliser et démontrer la coexistence des espèces par divers mécanismes pour mieux rendre compte de la biodiversité que l'on trouve dans la nature, ainsi que dans les bioréacteurs. Nous nous somme intéressés principalement à trois mécanismes de coexistence : 1. La compétition inter-spécifique entre les populations de micro-organismes et intra-spécifiques entre les individus de la même espèce. 2. La floculation où l'espèce la plus compétitive inhibe sa propre croissance par la formation des flocs pour pouvoir coexister avec les autres espèces. En fait, ces bactéries en flocs consomment moins du substrat que les bactéries isolées puisqu'elles ont un moins bon accès au substrat, étant donné que cet accès au substrat est proportionnel à la surface extérieur du floc. 3. La densité-dépendance dont le modèle peut être construit à partir du modèle de floculation, en supposant que la dynamique de floculation est plus rapide que la croissance des espèces. Dans ce modèle densité-dépendant le taux de croissance dépend non seulement de la densité du substrat, mais aussi, de la densité de la biomasse, et le taux de prélèvement de la biomasse n'est pas constant mais dépend aussi de la densité de la biomasse. Enfin, nous avons étudié un modèle de digestion anaérobie à trois étapes avec dégradation enzymatique du substrat (matière organique), dont une partie peut être sous forme particulaire. L'analyse mathématique montre que le modèle peut présenter la quadri-stabilité avec lessivage d'aucune, d'une ou de deux espèces selon la condition initiale. L'étude mathématique du comportement qualitatif de différents modèles du chémostat, nous a permis de mieux comprendre la compétition et la coexistence des espèces microbiennes.

La famille de Phytoseiidae comporte plusieurs espèces ayant un impact économique en agriculture en permettant la régulation des pullulations d’acariens ravageurs, notamment ceux attaquant la vigne. Ce travail avait pour objectif de caractériser la structure des guildes de Phytoseiidae dans un agrosystème viticole conduit en agroforesterie, dans un site expérimental du sud de la France. En préalable, nous avons dû résoudre un problème taxonomique concernant la validité des deux espèces morphologiquement très proches et majoritairement rencontrées dans l'agrosystème étudié. Puis, nous avons tenté de déterminer si des différences existaient entre les différents types de milieux [vigne seule, vigne en agroforesterie, arbres seuls (cormier : Sorbus domestica et pins : Pinus pinea)] s’agissant de la diversité et de la densité de Phytoseiidae, et ce pendant trois ans. Enfin, nous nous sommes intéressés aux facteurs explicatifs de la structuration précédemment observée. Les analyses (morphologique, moléculaire) et les croisements ont montré que T. Exhilaratus et T. Phialatus sont deux espèces valides, se distinguant uniquement par la forme de la spermathèque ou appareil d’insémination. De 2003 à 2005, des Phytoseiidae étaient présents à la fois sur les vignes et sur les arbres co-plantés (cormiers et pins). Leurs effectifs dans les parcelles de vigne en agroforesterie semblent être affectés positivement par la présence d’arbres, mais ceci uniquement pour quelques dates de prélèvements, notamment en 2005, année durant laquelle les conditions climatiques ont été favorables à leur développement. La présence d’arbres intercalaires n’a cependant pas affecté la diversité des Phytoseiidae. Typhlodromus exhilaratus était en effet l’espèce dominante, à la fois sur les arbres co-plantés et sur les vignes (en agroforesterie ou non) et des échanges de populations entre les arbres co-plantés et les vignes pourraient donc exister. Les pins semblent constituer des habitats plus favorables au développement des Phytoseiidae que les cormiers sur lesquels les effectifs observés étaient très faibles. Enfin, T. Phialatus était dominant à la fois dans les parcelles d’arbres plantés seuls et dans l’environnement non cultivé des parcelles. La compétition interspécifique et surtout l’impact des traitements phytosanitaires semblent être parmi les facteurs abordés dans ce travail ceux les plus importants pour expliquer la ségrégation spatiale entre T. Exhilaratus et T. Phialatus. La plantation des arbres à l’intérieur des parcelles de vigne pourrait présenter des applications directes en terme de lutte biologique par conservation de la biodiversité et des habitats et de durabilité des agrosystèmes. Ce travail a permis de donner quelques éclaircissements concernant un agrosystème et un modèle biologique particulier. De nombreux travaux sont cependant encore nécessaires afin d’obtenir d’une part une connaissance plus approfondie des facteurs biotiques et abiotiques affectant la présence et le développement de ces prédateurs et leurs mouvements dans les divers compartiments, et d’autre part, de déterminer la possibilité de généraliser les résultats de ces études à d’autres sites et sur d’autres modèles biologiques (notamment d’autres auxiliaires de cultures)
Phytoseiid mites are the most widespread predatory mites in agrosystems and some species are efficient to control phytophagous mite outbreaks. The aim of this work is to determine, in an experimental site in the South of France, the influence of Sorbus domestica and Pinus pinea co-planted in vine plots on the structure of Phytoseiidae occurring on vines. Before realising samplings, several experiments (morphological and molecular analyses) and hybridization were made under laboratory conditions to answer a taxonomic interrogation concerning the occurrence in the site of study of two real species, Typhlodromus exhilaratus and T. Phialatus, morphologically very close. The results of these experiments showed that the two species are not synonyms and can be distinguished morphologically only by the spermatheca or insemination apparatus shape (genital organ of females). Results of samplings (2003-2005) showed the occurrence of Phytoseiidae on vines and on co-planted trees. The densities of these predators on vine seem to be positively affected by the presence of trees particularly in 2005. However, diversity of Phytoseiidae does not seemed to be affected by the plantations of trees inside vine crops. Typhlodromus exhilaratus was the dominant species in vine plots (with trees or not) and on co-planted trees. Population exchanges of this species between vines and co-planted trees seem to be possible. Pinus pinea could be more favourable host plant to phytoseiid mites than S. Domestica on which very low densities of these predators were observed. The present work also showed the dominance of T. Phialatus in monocultural plots with trees and also in uncultivated areas surrounding vine crops. The interspecific competition and especially the side effects of pesticides applied on vine seem to be among factors tested in the present work the two more interesting for explaining the spatial segregation observed of T. Exhilaratus and T. Phialatus. Thus, plantation of trees inside vine crops could have many applied implications on biological control by conservation of the biodiversity and habitats and the durability of the agrosystems. However many studies remain necessary to have more information about biotic and abiotic factors affecting the occurrence and the development of these predators and their movement between the differents parts of the agrosystem and on the other hand the possibility to generalize the results of these studies to other sites and on other biological models especially others beneficials

Accroître la biodiversité dans les agroécosystèmes est une stratégie écologique qui permettrait de rendre les productions plus durables. Une des pistes prometteuses est la culture en association de deux espèces sur une même parcelle et pendant une durée significative de leur cycle de développement. Ces cultures associées et notamment les mélanges céréalelégumineuse présentent de nombreux avantages, en particulier dans les systèmes à faible disponibilité en azote, en termes de production, de qualité et de bénéfices environnementaux. Ces performances sont étroitement liées à l’expression des complémentarités de niche et la réduction des effets de compétition entre les composantes de l’association. Les interactions interspécifiques dépendent fortement des caractéristiques phénotypiques (physiologie, morphologie, phénologie) des espèces et variétés associées. L’objectif de notre travail était d’étudier l’effet de la variabilité génotypique de espèces sur les performances des cultures associées de blé dur-légumineuse à graine et d’analyser le comportement des cultivars vis-à-vis des interactions inter et intra-spécifiques. Pour cela, nous avons mis en place deux expérimentations de 2011 à 2013 afin de tester plusieurs combinaisons de variétés présentant des traits phénotypiques différents. Chaque variété a été semée en culture pure en densité normale et en demi-densité (afin d’étudier les interactions intra-spécifiques) et en association de type substitutive (les deux espèces sont semées en demi densité et en mélange sur le rang) afin d’étudier les interactions interspécifiques. Nos résultats ont confirmé que le comportement d’un génotype est variable entre culture pure et association et que la performance d’une espèce en association dépendrait de sa performance en culture pure mais aussi de sa compétitivité. Ce pouvoir compétitif est sensible aux traits phénotypiques de chaque espèce et à la variation des conditions pédoclimatiques. Une analyse de la dynamique des interactions interspécifiques montre qu’à partir de la période de floraison des légumineuses, les compétitions deviendraient plus intenses et pourraient influencer les rendements en grains. In fine, ce travail nous a permis d’identifier des traits marqueurs de la performance des légumineuses en association qui serviront à concevoir des idéotypes adaptés aux couverts plurispécifiques afin d’optimiser les services rendus par ces systèmes cultivés
Increasing biodiversity in agroecosystems may contribute to a sustainable productions. Intercropping, the growth of two or more species in the same space at the same time, is considered as a practical application of ecological principles based on biodiversity. Grain legume-cereal intercropping reveals many potential advantages in productivity, stability of outputs and ecological sustainability particularly in low N-input systems. These advantages occur when intercrop components have a complementary ecological niches and competitive interaction are reduced. Interspecific interactions are greatly influenced by phenotypic traits (physiological, morphological and phenological) among cultivars and species. The aim of our study is to study the effect of genotypic variability of species on the performance of durum wheat-grain legume intercrops and to analyze the response of cultivars toward inter and intraspecific interactions. An experimental trial was carried out during two years (2011 to 2013) to test different cultivar combinations. Each cultivar and specie was cultivated as sole crop, half density sole crop and intercrop in a replacement design to evaluate inter- and intra-specific interactions. Our results confirmed that genotype behavior is different between sole crop and intercropping. The intercrop performance is dependent on its performance on sole crop and on its competitiveness. Phenotypic traits and pedoclimatic conditions influence the competitive ability of intercrops. Besides, a dynamic analysis of interspecific interactions shows that from the legumes flowering period, competitions would be the most intense and would impact the grain yield. Finally, this study has allowed to identify some indicators of the performance of grain legumes on intercropping that would help to concept ideotypes adapted to multispecies systems in order to optimize their advantages