Analyse des dynamiques spatiales et épidémiologie moléculaire de de la maladie du swollen shoot du cacaoyer au Togo : étude de diffusion à partir des systèmes d'information géographiques

par Zokou-Franck Oro

Thèse de doctorat en Epidémiologie

Sous la direction de Jean-Loup Notteghem.

Le jury était composé de Jean-Loup Notteghem, Ivan Sache, Christian Cilas.

Les rapporteurs étaient Benoît Marçais, Claire Neema.


  • Résumé

    Le Cacao swollen shoot virus (CSSV) est un virus infectant le cacaoyer transmis par des cochenilles farineuses de la famille des Pseudococcidae. La maladie qui en découle existe aujourd'hui dans les principales zones de production de cacao d'Afrique de l'Ouest qui représentent 72% de la production mondiale de cacao. Le CSSV a été découvert en 1922 au Ghana et identifié avec certitude dans le Kloto au Togo en 1955 ; le premier isolat étudié moléculairement est l'isolat très virulent Agou1 du Togo. Cet isolat provoque des gonflements de tiges et de rameaux ainsi que des colorations rouge intense au niveau des nervures des jeunes feuilles engendrant ensuite une défoliation complète de l'arbre et sa mort au bout de 5 ans. La progression actuelle du CSSV dans les nouvelles zones de production, notamment au Togo (Litimé) en 1996 et en Côte d'Ivoire (Issia, Bouaflé, Sinfra) en 2000, indique une nouvelle émergence de la maladie. La découverte de ces nouveaux foyers soulève des questionnements sur l'origine des isolats et sur les mécanismes épidémiologiques impliqués dans la propagation de la maladie à l'échelle parcellaire et à l'échelle des territoires.Ces questionnements scientifiques sont pris en compte dans cette étude à trois niveaux : i) l'analyse statistique de la répartition spatiale et temporelle de la maladie à l'échelle des parcelles (fonctions de Ripley et analyse du nombre de liens entre arbres malades) et la cartographie des dynamiques d'évolution au moyen de systèmes d'information géographique (SIG), ii) la diversité moléculaire des isolats de CSSV en lien avec leur répartition géographique afin d'établir une carte de répartition dans les deux régions de production (Kloto et Litimé) et d'essayer de retracer l'historique de la propagation du virus, iii) la cartographie des zones cacaoyères, des cacaoyères saines en comparaison aux cacaoyères malades, à l'échelle des territoires par la combinaison des données satellites Spot5 à 2.5 m de résolution spatiale et des motifs de paysage relevés sur le terrain.L'analyse spatiale avec les fonctions de Ripley et l'analyse du nombre de liens ont montré que les différents états sanitaires (sain, malade, mort) des cacaoyers sont agrégés indiquant ainsi une propagation à partir de foyers d'infection au niveau parcellaire. L'analyse du nombre de liens indique un processus de contamination de plante à plante dans les parcelles. Les études des dynamiques d'évolution au moyen de SIG ont montré à travers des cartes de densités que les cacaoyers malades et les cacaoyers morts sont regroupés en agrégats dans les parcelles et que la taille de ces agrégats augmente entre les deux années d'observation (2008 et 2009). Les dynamiques de changement ont permis de détecter une progression de la maladie plus rapide dans certaines parcelles, qui peut s'expliquer par leur moins bon entretien. La caractérisation des isolats de virus dans les cacaoyères togolaises a montré l'existence de trois groupes dont les groupes A et B uniquement dans le Litimé, et le groupe C uniquement dans le Kloto, indiquant une forte différenciation géographique. Les coefficients de corrélation de Pearson et de Spearman indiquent qu'il existe un lien entre distance génétique et distance géographique des isolats du groupe A, ce qui implique une contamination de proche en proche pour ce groupe à l'échelle du territoire. Compte tenu de la différenciation marquée entre les groupes du Kloto et du Litimé, nous pouvons conclure que les cacaoyères du Litimé n'ont pas été contaminées par du matériel venant du Kloto mais plus probablement à partir de parcelles cacaoyères situées au Ghana et contaminées précédemment pour se répandre ensuite dans le Litimé. L'étude des images satellites a montré qu'il n'existait pas de relation simple entre l'état sanitaire des motifs de cacaoyers et leur radiométrie en raison de la forte hétérogénéité du système agroforestier du Litimé

  • Titre traduit

    Spatial dynamics analysis and molecular epidemiology of the cocoa swollen shoot virus in Togo : spread study with geographic information system.


  • Résumé

    Cacao swollen shoot virus 'CSSV ' is a virus transmitted by mealybugs, insects of the Pseudococcidae family. The disease occurs in all the main cocoa-growing areas of Western Africa. It induces swellings on shoots and roots and mosaic and chlorosis on the leaves and has caused very serious crop losses in Ghana, Nigeria and more recently, Togo and Côte d'Ivoire. The cocoa production in Western Africa, representing about 72 % of the worldwide production is particularly important for the economic equilibrium of these countries. The actual progress of the CSSV epidemic in the large production areas in Togo like ‘Litimé' and ‘Kloto' and in Côte d'Ivoire (Issia, Bouaflé, Sinfra) requires to understand and forecast its spread in time. The discovery of these new focuses of the disease raises questions about the origin of the isolates and the mechanisms involved in the epidemiological spread of the disease at field scale and across territories.These scientific questions are addressed in this study at three levels: i) the spatial and temporal distribution of disease across the plots with statistical methods (Ripley and analysis of the number of links) and geographical information systems (GIS) to map the dynamics of evolution, ii) the molecular diversity of CSSV isolates related to their geographical distribution in order to establish a distribution map in the two regions of production (Kloto and Litimé) and try to understand the history of the virus spread, iii) the mapping of cocoa area in Litimé, the mapping of disead cocoa in comparison with healthy cocoa at the territories scale by combining satellite data with SPOT5 2.5 m spatial resolution and landscape motifs field surveys.The spatial analysis with Ripley's method and analysis of the number of links have shown that the different states of health (healthy, disead, dead) of cocoa trees are aggregated indicating a spread by patch at plot level. The analysis of the number of links indicates a process of contamination from plant to plant in the plots. Studies of the dynamics of evolution from Sig showed through density maps that disead cocoa trees and dead cocoa tree are grouped into clusters in the plots and the size of these aggregates increases significantly between the two years observation (2008 and 2009). The dynamics of change have detected a similar progression of the disease in plots 2 and 3 speedy than Parcel 1. This difference of the disease progress on the three plots can be explained by better maintenance of Parcel 1. The characterization of virus isolates on cocoa plots in Togo has shown the existence of three groups with groups A and B only in the Litimé, and group C only in the Kloto, indicating strong geographical differentiation. The correlation coefficients of Pearson and Spearman indicate a link between genetic distance and geographical distance of the isolates of group A, which implies a contamination step by step for this group at territories scale. Given the marked differentiation between the groups of Kloto and Litimé, we can conclude that the cocoa tree of Litimé were not contaminated with material from the Kloto but more likely from plots located in Ghana and previously infected then spread in the Litimé. The study with the satellite images showed that there was no simple relationship between the health patterns of cocoa trees and their radiometry because of the high heterogeneity of the agroforestry system of Litimé. The combination of landscape motifs and radiometry, however, possible to distinguish areas with dominant "cocoa", areas dominated by "crops", areas dominated by "forest". Among the areas to be dominant "cocoa", we have distinguished the cocoa denuded areas that correspond to potential disease areas and cocoa shade. These various studies indicate that disease progression is slow and works gradually. Emergences observed in new areas probably come from human movements


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