[Thèse soutenue] Paul Tresson : Quantification de la régulation des ravageurs par les prédateurs généralistes par analyse de séquences d’images pour déterminer et quantifier les réseaux d’interactions, cas du charançon du bananier

Sujet de thèse cofinancée par #DigitAg

Paul a soutenu sa thèse le 3 décembre 2021 à 8h30, à l’Amphithéatre Jacques Alliot au CIRAD Lavalette.

Bonjour, je m’appelle Paul Tresson. Je suis titulaire d’un diplôme d’ingénieur agronome en protection des cultures de l’ENSAIA, l’École nationale supérieure d’agronomie et des industries alimentaires de Nancy, en double diplôme avec un master Forêt, Agronomie, Gestion des Ecosystèmes. Toujours désireux d’approfondir mes connaissances et intéressé par la recherche, j’ai décidé de poursuivre ma formation en thèse.

Ce sujet particulièrement allie de nombreux domaines qui me sont chers : protection des cultures, entomologie, étude des écosystèmes et informatique. Les possibilités ouvertes par l’utilisation du deep learning sont immenses et je pense qu’il y a beaucoup à apprendre grâce à ces technologies.

J’espère à travers ma thèse contribuer à une meilleure compréhension des écosystèmes et ainsi à une protection des cultures plus durable.

Quantification du rôle des prédateurs généralistes dans la régulation du charançon du bananier grâce à l’analyse d’images in situ

Date de démarrage : Octobre 2018
Université : MUSE Montpellier Université D’Excellence / Institut Agro-Montpellier SupAgro
Ecole doctorale : GAIA
Discipline / Spécialité : Bioinformatique, Agroécologie
Directeur de thèse : Philippe Tixier, Geco, Cirad et William Puech, Lirmm, Université de Montpellier
Encadrant(es) : Dominique Carval, Geco, Cirad et Wiliam Puech, Lirmm, Université de Montpellier
Financement : #DigitAg – Cirad
#DigitAg : Thèse cofinancée – Axes 3 et 5 – Challenges 1, 3 et 8

Mots-clés : Analyse d’images, Contrôle biologique par conservation, Réseaux de neurones convolutifs, Cosmopolites sordidus

Résumé : Le charançon noir Cosmopolites sordidus (Germar Col. Curculionidae) est le principal ravageur des bananiers. Afin de développer le contrôle biologique par conservation de C. sordidus, il est nécessaire d’identifier les espèces impliquées et de quantifier leurs impacts en termes de régulation. Les méthodes classiques pour estimer la régulation d’un ravageur par ses prédateurs sont souvent biaisées : limitées à certains groupes, avec des biais d’échantillonnage, sous-estimant certaines interactions. Afin de limiter ces biais, ce travail vise à utiliser une approche d’imagerie in situ et d’analyse automatique pour mieux comprendre les réseaux trophiques liés à C. sordidus. Des expériences de proies sentinelles sous des caméras puis l’analyse des séquences d’images par des réseaux de neurones convolutifs se sont avérées efficaces pour déterminer les espèces présentes et leurs interactions (86,6 % de précision et 88,9 % de rappel pour la détection de 21 espèces différentes). Cette méthode rend également possible l’observation de la dynamique temporelle des évènements de prédation, et des interactions non-trophiques comme la coopération entre individus d’une même espèce. Cette méthode est ensuite améliorée en intégrant une étape de classification hiérarchique afin d’améliorer la robustesse des analyses face à des jeux de données biologiques contraignants. Sur l’île de la Réunion, des expériences de proies sentinelles vivantes (charançons adultes et œufs) ont été conduites sur cinq parcelles. Trois mille heures d’observation ont permis la capture de 375 000 images. L’analyse automatique des images (par soustraction de fond) a permis d’identifier les prédateurs et de quantifier la prédation des charançons adultes (33,6 %) et des œufs (58,7 %). De manière inattendue, la régulation des adultes de charançons a été effectuée par des vertébrés (Musaraignes Suncus murinus, Souris Mus musculus, lézards Calotes versicolor et crapauds Sclerophrys gutturalis). Jusqu’ici, le rôle des vertébrés dans la régulation du charançon du bananier semble donc avoir été sous-estimé; la recherche d’ennemis naturels du charançon s’était jusqu’alors concentrée sur des arthropodes (fourmis, dermaptères, coléoptères, araignées). Ces résultats permettent de revisiter l’aménagement des parcelles afin de favoriser le contrôle du charançon (habitats favorables aux vertébrés et à leur prédation). De manière plus générale, ces travaux suggèrent que l’importance des vertébrés dans le contrôle biologique pourrait être sous-estimé. Ces résultats confirment le potentiel de l’analyse d’images pour des études en écologie.

Membres du jury

Rapporteurs:

Emmanuelle Porcher MNHN
David Bohan INRAE Dijon

Examinateurs:

Elsa Canard INRAE Rennes
Vincent Charvillat Univ. Toulouse

Représentant ED:

Marie-Stéphane Tixier Montpellier SupAgro

Encadrement:

Philippe Tixier CIRAD (directeur)

William Puech LIRMM (co-directeur)

Dominique Carval CIRAD (encadrant)

Contact: paul.tresson [AT] cirad.fr ou [AT] lirmm.fr – Tél : 04 67 41 85 85