Elaboration d’un système SMART pour la protection intégrée et la lutte biologique contre le mildiou de la pomme de terre à l’échelle de la parcelle

L’objectif global est de développer un système SMART, un outil d’aide à la décision (OAD), pour aider les producteurs de pommes de terre à contrôler le mildiou en fonction de la pression parasitaire au niveau de chaque parcelle et selon une stratégie adaptée à leur mode de production, en agriculture biologique ou en protection intégrée des cultures. La mise en place de ce système nécessite l’acquisition et l’intégration de données d’ordres épidémiologique, cultural, météorologique à implémenter en temps réel dans un logiciel adapté au Smart Phone. Le programme de recherche repose sur cinq objectifs distincts : 1. Quantifier et cartographier les populations en présence dans l’environnement (inoculum primaire et secondaire), et caractériser leur diversité sur des bases moléculaires et phénotypiques; 2. Etudier les caractéristiques épidémiologiques des populations et particulièrement leurs exigences climatiques, les facteurs liés à l’environnement (climat, sol, agrosystème), à la plante hôte (variété) favorisant ou limitant les phases (survie, latence, incubation, sporulation, dispersion) du cycle épidémique; 3. Adapter les modèles de développement épidémiologiques connus en fonction des populations en présence et des paramètres environnementaux (météo et pratiques culturales); 4. Adapter les stratégies de contrôle pour limiter le recours aux PPP, en particulier aux pesticides chimiques de synthèse; 5. Créer une application SMART-Phone, qui intègre une cartographie des populations en présence implémentée par un réseau d’observation, et livre sur base d’un modèle de développement épidémiologique, de données et prévisions météorologiques et des caractéristiques particulières des parcelles, le risque de développement de la maladie et la stratégie à adopter selon son mode d’agriculture. Ce projet est réalisé en collaboration avec l'UCL (Anne Legrève) et la FIWAP (Pierre Lebrun).


Contexte

La production belge de pommes de terre est en constante augmentation en réponse à une demande de plus en plus importante, surtout des industries de transformation. La surface cultivée belge en 2017 représente 96.281 ha de pommes de terre de consommation et 2.376 ha de plants de pommes de terre (source: Fiwap).

La culture de pommes de terre est la grande culture la plus consommatrice en pesticides, principalement en raison de la présence naturelle de l’agent responsable Phytophthora infestans, de sa capacité à coloniser tous les organes de la plante, et de son potentiel épidémique très important. Un champ peut littéralement être détruit en quelques jours. Les avertissements agricoles actuels relatifs à cette maladie se basent sur des critères épidémiques et météorologiques. L’amélioration des méthodes de détection moléculaire et des connaissances sur les interactions plante-pathogène et sur la distribution de P. infestans, la création variétale et les outils de géopositionnement par satellite et de gestion de données permettent d’affiner l’évaluation du risque mildiou à l’échelle de la parcelle. Le projet vise l’étude de la distribution spatio-temporelle des souches en présence en RW et leur caractérisation en vue de développer un système SMART qui intègre les facteurs déterminants les risques d’infection et permette à l’agriculteur de disposer d’un nouvel outil pour optimiser la gestion raisonnée du mildiou.

Objectifs

L’objectif global est de développer un système SMART, un outil d’aide à la décision (OAD), pour aider les producteurs de pommes de terre à contrôler le mildiou en fonction de la pression parasitaire au niveau de chaque parcelle et selon une stratégie adaptée à leur mode de production, en agriculture biologique ou en protection intégrée des cultures. 

La mise en place de ce système nécessite l’acquisition et l’intégration de données d’ordres épidémiologique, cultural, météorologique et à implémenter en temps réel en un logiciel adapté au Smart Phone. Le programme de recherche repose donc sur 5 objectifs distincts :

 1. Quantifier et cartographier les populations en présence dans l’environnement (inoculum primaire et secondaire), et caractériser leur diversité sur des bases moléculaires et phénotypiques.

 2 .Etudier les caractéristiques épidémiologiques des populations et particulièrement leurs exigences climatiques, les facteurs liés à l’environnement (climat, sol, agrosystème), à la plante hôte (variété) favorisant ou limitant les phases (survie, latence, incubation, sporulation, dispersion) du cycle épidémique.

 3. Adapter les modèles de développement épidémiologiques connus en fonction des populations en présence et des paramètres environnementaux (météo et pratiques culturales)

 4. Adapter les stratégies de contrôle pour limiter le recours aux PPP, en particulier aux pesticides chimiques de synthèse.

 5. Créer une application SMART-Phone, qui intègre une cartographie des populations en présence implémentée par un réseau d’observation, et livre sur base d’un modèle de développement épidémiologique, des données et prévisions météorologiques et des caractéristiques particulières des parcelles, le risque de développement de la maladie et la stratégie à adopter selon son mode d’agriculture.

Description des tâches

Les tâches sont organisées selon les quatre work packages (WP) détaillés ci-dessous :

WP1 : Caractérisation des populations de Phytophthora infestans en RW

  • Tâche 1.1. Quantifier et cartographier l’inoculum primaire dans l’air par captage de spores et analyses par qPCR et qRT-PCR et sur le terrain (sources d’inoculum, parcelles de référence) par observations visuelles (tournées)
  • Tâche 1.2. Isoler et caractériser les isolats de P. infestans présents en RW sur le plan phénotypique (mating type, virulence, sensibilité aux fongicides) et génotypique.
  • Tâche 1.3. Etablir une cartographie et un historique de la distribution des populations en Wallonie.
  • Tâche 1.4. Etudier les caractéristiques épidémiologiques des populations et particulièrement leurs exigences climatiques, les facteurs liés à l’environnement (climat, sol, agrosystème), à la plante hôte (variété) favorisant ou limitant les phases (survie, latence, incubation, sporulation, dispersion) du cycle épidémique.
  • Tâche 1.5. Mettre en place un outil moléculaire permettant de quantifier les spécifiquement les souches types  par multiplex qPCR (2ème phase)
  • Tâche 1.6. Caractériser les populations en présence en Wallonie avec les nouveaux outils développés (2ème phase)

WP2 : Caractérisation des modèles de développement épidémiologiques du mildiou

  • Tâche 2.1. Faire une analyse critique des modèles connus et des facteurs épidémiologiques clés à prendre en compte
  • Tâche 2.2. Implémenter un modèle de développement nouveau  
  • Tâche 2.3. Ajuster le modèle en fonction des risques (inoculum aérien, viabilité des spores, susceptibilité variétale)
  • Tâche 2.4. Valider le modèle et ajuster en conséquence (2ème Phase du projet)

WP3 : Caractérisation des stratégies de contrôle

  • Tâche 3.1. Réaliser un inventaire (base de données) des stratégies utiles (pratiques culturales, résistance variétale, …) sur base de la littérature et d’expérimentations en champs
  • Tâche 3.2. Développer un itinéraire phytotechnique adapté à l’agriculture biologique
  • Tâche 3.3. Développer un itinéraire phytotechnique adapté à la protection intégrée des cultures

WP4 : Création de l’application SMART, un outil web sécurisé de création et de gestion d'enquêtes en épidémiologie du mildiou de la pomme de terre et de gestion de cette maladie

  • Tâche 4.1.Benchmarking et identification des besoins des utilisateurs finaux pour la mise en place de l’OAD.
  • Tâche 4.2. Identification des flux de données (source et moyen de remontée) nécessaires à l’alimentation de l’OAD. Les données à remonter sont : données météo spatialisées (observations et prévisions fournies par l’application Agromet), observations de terrain (observations des foyers de mildiou), données issues des pièges à spores, données relatives à la parcelle (variété, date de plantation, traitements), données d’efficacité des fongicides et utilisation (agriculture bio et/ou intégrée).  Développement et organisation du logiciel et des bases de données nécessaires au développement d’un système d’information géographique de type GooGle Maps API
  • Tâche 4.3. Définition et implémentation de l’architecture informatique nécessaire pour le fonctionnement de l’OAD du système et mise en place des bases de données (BD) nécessaires à l’hébergement des données
  • Tâche 4.4. Développements de l’application smartphone pour l’encodage des données d’origine “humaine” (données de terrain et données de labo)
  • Tâche 4.5. Intégration des données et prévisions météorologiques (2éme phase du projet)
  • Tâche 4.6. Implémentation du modèle de développement épidémiologique et des facteurs déterminants selon le mode de culture (2ème phase du projet
  • Tâche 4.7. Développement de l’application en ligne pour administrer et consulter l’OAD (sortie du modèle mildiou à la parcelle, proposition de traitement selon la filière (bio, intégrée), cartographie de la distribution des populations de mildiou, cartographie des foyers de mildiou, consultation cartographique, des données météo, …). Les données seront intégrables sur le géoportail de la Wallonie.  (2ème phase du projet)
  • Tâche 4.8. Validation du système SMART (2ème phase du projet)

Résultats attendus

Les principaux résultats attendus, tant au niveau de la recherche que de l'outil mis en place, sont les suivants :

  • Méthode de quantification de l’ADN de P. infestans par qPCR
  • Méthode de quantification de l’ARN de P. infestans par RT- qPCR
  • Caractérisation moléculaire des souches de P. infestans présentes en Wallonie
  • Caractéristique épidémiologiques des souches types
  • Revue des modèles épidémiologiques récents et facteurs pris en compte
  • Nouvelle technique de détermination de la sensibilité des souches aux fongicides par plaques multipuits
  • Cartographie de la distribution spatio-temporelle des souches
  • Potentiel d’itinéraires phytotechniques nouveaux (variété, traitement en localisé, précision, piège)
  • Profil d’inoculum aérien de P. infestans
  • Profil d’inoculum aérien de P. infestans en survie
  • Collection de souches
  • Modèle de développement épidémiologique amélioré

Une application destinée à l’encodage, la centralisation et la mise en ligne des données d’observation en champs et des résultats d’analyse en laboratoire générées dans le cadre du projet va être créée. Cette application sera mise à disposition des acteurs impliqués dans le projet. L’application sera développée côté serveur et sera accessible par tout type de support (smartphone mais également par tablette ou PC)  en se connectant à la plateforme web mise en place moyennant des codes d’accès. A la fin du projet, cette application sera rendue accessible à tous les experts de la profession susceptibles d’alimenter de façon pertinente les BD. Elle pourrait également être mise à disposition directement des agriculteurs pour la remontée d’observation en champs.

Coordinateur (CRA-W)

Coordinateur hors CRA-W

Anne Legrève, Professeur à l'UCL, anne.legreve@uclouvain.be

Equipe impliquée

Partenaires

  • UCL (Anne Legrève)
  • FIWAP (Pierre Lebrun)