Modélisation spatio-temporelle de la propagation d'un agent pathogène dans une métapopulation bovine : application au virus de la diarrhée virale bovine (BVDV)

par Bhagat Lal Dutta

Thèse de doctorat en Modelisation épidémiologique

Sous la direction de Pauline Ezanno.

Thèses en préparation à Nantes, Ecole nationale vétérinaire , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers depuis le 02-12-2011 .


  • Résumé

    L’infection au virus de la diarrhée virale bovine (BVDV) pose de sérieux problèmes socio-économiques. L’objectif de cette thèse a été de comprendre, par une approche de modélisation, la propagation du BVDV entre fermes à une échelle régionale, via des mouvements d’animaux et des relations de voisinage, ouvrant ainsi la voie à l’évaluation des stratégies de contrôle. Dans une première partie, le réseau des mouvements des bovins en France (2005-2009) a été analysé pour évaluer son évolution temporelle influençant sa capacité sous-jacente de propager des pathogènes et l’importance des spécificités régionales ou liées à la race des animaux. Les propriétés topologiques de ce réseau semblent temporellement relativement stables. La vulnérabilité relative des sousréseaux laitiers et allaitants dépend de leur caractère agrégée ou dynamique. Dans une seconde partie, un modèle de métapopulation, stochastique et multiéchelles a été développé et efficacement implémenté pour la propagation du BVDV entre fermes laitières, en couplant des dynamiques de population et de transmission locales et une transmission du virus entre fermes par les échanges d’animaux et le voisinage. Les données des mouvements d’animaux et la géolocalisation ont été utilisées pour simuler la propagation du BVDV dans le Finistère, département à dominante laitière. Les simulations sur 10 ans ont montré que les mouvements des bovins jouaient le rôle prépondérant dans la transmission du BVDV à une échelle régionale. En accord avec les observations de terrain, il a été trouvé que 6 à 11% des fermes étaient infectées. Cette approche de modélisation sera utilisée pour tester les programmes de contrôle in silico.

  • Titre traduit

    Spatio-temporal modelling of pathogen spread in a cattle metapopulation : application to the Bovine Viral Diarrhoea Virus (BVDV)


  • Résumé

    Bovine Viral Diarrhoea Virus (BVDV) infection poses serious socio-economic concerns to cattle farms. The objective of this thesis was to understand, by a modelling approach, the propagation of BVDV between farms at a regional scale, interacting via animal movements and neighbouring relationships, thus paving the way for the evaluation of control strategies. In the first part, the network of cattle movements in France (2005-2009) was analysed to evaluate its temporal evolution influencing the underlying capacity of spreading pathogens via animal exchanges between farms and to explore the importance of its regional and breed-related specificities. Topological properties of this network were found to be quite stable over time. The relative vulnerability of beef and dairy sub-networks depended on if aggregated or dynamical views of these networks were considered. In the second part, a multilevel stochastic metapopulation model of BVDV spread in dairy herds was developed and efficiently implemented, coupling local herd population and pathogen spreading dynamics and possible inter-herd transmission of the pathogen through animal exchanges and neighbouring relationships. Animal movement data between farms and geo-location based neighbourhoods were used to simulate BVDV transmission in Finistère, a dominantly dairy department of Western France. The simulations spanning over 10 years showed that cattle movements played the main role in the transmission of BVDV at a regional scale. In agreement with field observations, it was also found that, on average, 6 to 11% of farms were infected. This modelling approach will be further used to test the control programs in-silico.