Modeling the Sterile Insect Technique in an agricultural context : examining biological and technical factors likely to reduce its effectiveness

La Technique de l'Insecte Stérile (TIS) est une méthode de lutte biologique consistant à relâcher massivement des mâles stérilisés afin de réduire les populations d'insectes ravageurs. En agriculture, les femelles de certaines espèces ravageuses des cultures, comme la mouche méditerranéenne des fruits (Ceratitis capitata) ou la drosophile à ailes tachetées (Drosophila suzukii), pondent leurs larves dans les fruits, provoquant leur pourrissement et occasionnant ainsi des pertes économiques considérables pour les agriculteurs. Bien que prometteuse, l'efficacité de cette technique peut être atténuée par plusieurs facteurs biologiques et techniques. J'ai développé au cours de ma thèse différents modèles mathématiques (équations différentielles, modèles individu-centrés, approches impulsives) pour analyser ces limites et identifier des conditions permettant de contrôler les populations de ravageurs.Trois axes principaux ont structuré ces années de recherche : (i) la fertilité résiduelle : malgré la stérilisation, certains mâles conservent une faible fertilité. J'ai montré, à travers un modèle appliqué à Ceratitis capitata, que même un faible taux de fertilité résiduelle peut compromettre l'éradication de la population de ravageurs ; (ii) les accouplements multiples : pour de nombreuses espèces de ravageurs, les femelles s'accouplent plusieurs fois, ce qui complexifie l'impact des lâchers de mâles stérilisés. J'ai comparé un modèle compartimental et un modèle individu-centré calibré sur Drosophila suzukii et démontré que les accouplements multiples étaient défavorables à un contrôle de long terme, mais avantageux à court terme. De plus, le modèle individu-centré a permis d'explorer l'effet de différents biais d'utilisation du sperme (premier, dernier, mélange, préférence pour le sperme fertile ou stérile) sur l'efficacité de la TIS, lesquels semblent finalement avoir peu d'influence sur les capacités de contrôle ; (iii) le contexte agricole : en intégrant les contraintes économiques et les dommages aux cultures liés aux pontes stériles, j'ai étudié les stratégies de lâchers discrets sous budget limité. Les résultats mettent en évidence un compromis fréquence-amplitude des lâchers, ainsi qu'un ``coût caché" lié aux piqûres stériles (piqûres des femelles accouplées avec des mâles stérilisés) qui réduisent la qualité des fruits, mais de manière moins marquée que les piqûres fertiles.Cette thèse met en évidence les conditions biologiques (fertilité résiduelle, accouplements multiples) et opérationnelles (budget, fréquence et intensité des lâchers) qui influencent le succès de la TIS. Elle s'appuie sur différents cadres de modélisation, telles que les équations différentielles, les modèles individu-centrés et les approches impulsives, pour analyser ces facteurs. L'ensemble de ces travaux ouvre des perspectives pour améliorer l'efficacité de la TIS en agriculture, en conciliant contrôle des populations de ravageurs et réduction des pertes agricoles.