Diminuer les pesticides grâce aux mathématiques

L’utilisation intensive de pesticides est dangereuse pour la santé et l’environnement.

L’utilisation de pesticides permet de contrôler efficacement les pathogènes des plantes et d’en augmenter les rendements. Cependant, au cours des trente dernières années, les stratégies de protection des cultures s’appuyant sur leur utilisation ont généré des questions complexes à la fois sur la santé humaine et sur l’environnement et l’attention commence à se porter sur les pratiques culturales et les méthodes alternatives.

Les producteurs sont désormais contraints de réduire considérablement l’utilisation de pesticides par les directives européennes (Directive 1107/2009 CE) et le gouvernement français applique actuellement un plan d’action national pour en limiter l’usage (Ecophyto 2018). Celui-ci vise à en diminuer de moitié les applications sur une période de dix ans. En conséquence, les systèmes économes en pesticides basés sur le développement de méthodes de contrôle innovantes doivent être développés et évalués. La mise en place et l’application de ces alternatives nécessitent des recherches pour améliorer les méthodes actuellement existantes et développer des modèles capables de tester et d’explorer des hypothèses sur leur fonctionnement.

Un modèle mathématique a été développé, permettant de décrire la propagation d’une maladie à dispersion aérienne combinée à la croissance des plantes à l’échelle d’une parcelle. Ce modèle se doit d’être suffisamment réaliste et précis. Ceci implique l’utilisation de divers outils mathématiques (de géométrie aux équations différentielles en passant par la génération de nombres aléatoires) pour ainsi prendre en compte la structure et la dynamique des plantes, fonction du climat mais aussi de l’agriculteur.

Cela permet alors de tester in silico toutes les stratégies possibles, comme la forme de la parcelle, les espèces de plantes à disposition, les scenarii climatiques, les pratiques culturales ou encore la diminution de pesticides. La diversité architecturale et la gestion des cultures économes en pesticides sont ainsi testées, et rapidement. En effet, la simulation numérique permet de représenter en quelques heures des phénomènes pour lesquels il faudrait attendre une ou plusieurs années. Le nombre de plantes dans une parcelle et d’événements infectieux étant très élevé, le choix du modèle mathématique et l’utilisation du calcul haute performance optimisent grandement la qualité et la rapidité de cet outil.

On dispose ainsi d’outils efficaces et intuitifs de simulation capables de décrire l’influence de différentes stratégies et prédire l’impact à long terme de la diminution de pesticides sur le développement et la qualité des fruits et légumes que nous consommons.

Brève rédigée par Youcef Mammeri (LAMFA Université de Picardie), d’après les travaux dirigés par Agnès Calonnec et Michel Langlais.

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