Thèse soutenue

Inférer et prédire les dynamiques d'espèces invasives : focus sur Xylella fastidiosa
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Auteur / Autrice : Candy Abboud
Direction : Samuel SoubeyrandÉric Parent
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mathématiques appliquées
Date : Soutenance le 11/12/2019
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biostatistique et processus spatiaux (UR 546, BioSP, Centre Avignon)
Jury : Président / Présidente : Florence Hubert
Examinateurs / Examinatrices : Jimmy Garnier
Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Donnet, Anne Gégout-Petit

Résumé

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La thèse porte sur la recherche d’une méthodologie générique permettant d'améliorer les prédictions d’une invasion biologique pour laquelle on ne dispose pas de modèle spécifique et dont les conditions initiales sont inconnues. Pour atteindre cet objectif, on procède suivant deux axes de recherche complémentaires. Dans le premier axe, on s’intéresse à l’inférence des invasions biologiques à partir d’un modèle spatio-temporel de propagation et de données collectées, en suivant une approche mécanistico-statistique. Elle repose sur (i) une équation aux dérivées partielles (EDP) offrant une représentation concise d’une dynamique qui envahit un domaine hétérogène, (ii) un modèle stochastique représentant le processus d’observation et (iii) une méthode d’inférence Bayésienne pour estimer les paramètres du modèle. Un modèle dérivé des processus de Markov déterministes par morceaux est proposé pour remplacer l'EDP permettant un compromis entre réalisme du modèle et facilité d’estimation. Dans le deuxième axe, on propose une approche prenant en compte les incertitudes entourant des modèles en compétition. La technique du Bayesian model-averaging combine les prédictions de ces modèles pour obtenir une prédiction unifiée améliorée. Cette technique a souvent été utilisée en sciences environnementales. Toutefois, elle n’est pas répandue dans le domaine de l’épidémiologie. L’un des buts méthodologiques de la thèse est d’en évaluer l’intérêt pour l’épidémiologie prédictive. Le cas d’étude est celui de Xylella fastidiosa, bactérie phytopathogène ayant le potentiel de causer en France une crise sanitaire majeure en santé végétale à l’image de celle qu’elle cause depuis 2013 en Italie