Using a stochastic phenology model to assess the potential northern range limit of Conotrachelus nenuphar in Europe under current and future climate

Résumé technique : Évaluation du potentiel de limite septentrionale de Conotrachelus nenuphar en Europe

Énoncé du problème
Conotrachelus nenuphar (charançon de la cerise), un ravageur majeur des fruits à noyau et des fruits à pépins en Amérique du Nord, est classé comme parasite de quarantaine prioritaire selon la législation de l'Union européenne (UE) sur la santé des végétaux. Bien que des évaluations larges suggèrent que ce ravageur pourrait s'établir partout où des hôtes appropriés existent en Europe, ces évaluations reposent souvent sur des classifications climatiques grossières (par exemple, Köppen–Geiger) qui ne parviennent pas à capturer les contraintes thermiques à échelle fine. Plus précisément, la souche septentrionale de C. nenuphar (adaptée aux climats plus froids d'Amérique du Nord) possède une diapause hivernale obligatoire et doit compléter l'intégralité de son cycle de vie au cours d'une seule saison de croissance. Dans le nord de l'Europe, où les étés sont plus frais que dans la zone de répartition septentrionale du ravageur, il existe une incertitude quant à savoir si les conditions thermiques sont suffisantes pour l'achèvement du cycle de vie. Les réglementations actuelles de l'UE exigent une surveillance stricte pour les ravageurs prioritaires, à moins qu'il ne puisse être démontré de manière univoque que l'établissement est impossible en raison de conditions écoclimatiques inappropriées. Une évaluation plus précise est nécessaire pour déterminer où la surveillance officielle est justifiée et où les ressources peuvent être allouées plus efficacement.

Méthodologie
L'étude a développé un modèle de phénologie stochastique pour simuler le développement dépendant de la température de la souche septentrionale de C. nenuphar sur le cerisier acide (Prunus cerasus), sélectionné comme hôte en raison de sa large distribution et de la disponibilité de données thermiques de développement spécifiques. Contra�est de l'utilisation des modèles traditionnels de degrés-jours de croissance (GDD) qui utilisent des valeurs moyennes, ce modèle intègre la variation intraspécifique en représentant les exigences thermiques sous forme de distributions de probabilité dérivées de la littérature empirique.

Le modèle simule quatre étapes de développement séquentielles :

1. Émergence printanière et immigration : Simule l'accumulation de GDD (seuil de 6,1 °C) requis pour que les adultes ayant passé l'hiver émergent et migrent vers les arbres hôtes, suivi du moment de la chute des pétales (GDD4) et de l'exigence thermique subséquente pour la préparation de l'oviposition (GDD10).
2. Développement larvaire : Simule l'éclosion des œufs et le développement larvaire à l'intérieur du fruit en utilisant les GDD (seuils de 11,1 °C à 35 °C), en tenant compte d'une fonction de développement non linéaire aux températures élevées.
3. Pupaison : Simule la pupaison dans le sol et l'émergence des adultes en utilisant les GDD (seuil de 8,7 °C).
4. Préparation à l'hivernage : Simule la période d'alimentation post-émergence requise pour accumuler des réserves énergétiques pour la diapause. En raison de l'absence de données spécifiques sur C. nenuphar, cette étape a été modélisée à l'aide d'une espèce de substitution (Anthonomus grandis) et testée sous trois scénarios (« rapide », « intermédiaire » et « lent ») représentant différentes durées de jours avec des températures moyennes ≥ 13 °C.

Le modèle a été implémenté dans R avec 500 itérations stochastiques par localisation pour capturer la variabilité de la population. Il a d'abord été validé par rapport à sa zone de répartition native en Amérique du Nord (1940–1959) en utilisant des données climatiques ERA5. Par la suite, il a été appliqué à l'Europe centrale et septentrionale sous :

• Climat actuel : Données ERA5 pour 2006–2025.
• Climat futur : Un ensemble multi-modèles de huit modèles CMIP6 sous le scénario SSP2-4.5 pour 2041–2060.

La performance a été évaluée à l'aide de deux métriques : la proportion moyenne d'itérations complétant le cycle de vie et la proportion d'années (ou d'années-modèles) dans lesquelles au moins une itération a réussi.

Résultats clés

• Validation du modèle : Dans la zone de répartition native, le modèle a reproduit avec succès la distribution historique, montrant une proportion élevée de complétions de cycle de vie à l'intérieur de la zone et un déclin marqué à l'extérieur de celle-ci. L'analyse de sensibilité a indiqué que, bien que les scénarios de préparation à l'hivernage influencent les résultats près de la limite de la zone de répartition, le modèle distingue de manière robuste les zones favorables des zones défavorables.
• Climat actuel (2006–2025) : Le modèle indique que l'Europe centrale est thermiquement adaptée à la souche septentrionale. Cependant, des portions significatives de l'Europe du Nord sont inappropriées. Spécifiquement, la Finlande, la majeure partie de l'Irlande et de la Suède, ainsi que certaines parties de la région baltique ont montré de faibles proportions moyennes de complétion du cycle de vie et plusieurs années avec zéro complétion réussie, suggérant une très faible probabilité d'établissement. Une zone de transition existe dans le sud du Royaume-Uni, le nord de l'Allemagne, la Pologne et la Scandinavie méridionale, où la pertinence est marginale et dépend fortement du scénario de préparation à l'hivernage.
• Climat futur (2041–2060) : Les projections sous SSP2-4.5 montrent un déplacement vers le nord de la zone de transition, étendant la pertinence vers la Finlande méridionale, la Suède méridionale, les États baltes et certaines parties de l'Irlande. Cependant, même dans ces conditions climatiques futures, les régions les plus septentrionales de l'UE (par exemple, la majeure partie de la Finlande) restent thermiquement inappropriées pour un établissement fiable, avec une grande proportion d'individus échouant à compléter le cycle de vie et plusieurs années-modèles montrant aucune complétion réussie.

Signification et affirmations
L'article affirme fournir la première évaluation détaillée du potentiel d'établissement de C. nenuphar en Europe dans des conditions climatiques futures en utilisant un cadre stochastique qui tient compte de la variation intraspécifique. Les auteurs soutiennent que leurs résultats remettent en question la conclusion large des évaluations précédentes de l'UE (par exemple, EFSA 2018a, 2019, 2025) qui suggéraient que les conditions climatiques ne limiteraient pas l'établissement. En démontrant que des régions spécifiques du nord sont thermiquement insuffisantes pour l'achèvement du cycle de vie, cette étude soutient la disposition légale de la législation de l'UE sur la santé des végétaux qui permet aux États membres de s'exempter de certaines obligations de surveillance si l'établissement est prouvé impossible en raison de contraintes écoclimatiques.

Les auteurs positionnent cette étude comme un outil pour aider les gestionnaires de risques à optimiser l'allocation des ressources officielles de protection des végétaux. Ils précisent explicitement que, bien que le modèle suggère que la surveillance soit moins critique dans les régions septentrionales identifiées comme inappropriées, ces conclusions doivent être interprétées avec prudence compte tenu des incertitudes, notamment l'absence de données empiriques sur la préparation à l'hivernage et l'exclusion d'autres facteurs environnementaux tels que l'humidité du sol et la photopériode. L'étude ne prétend pas prouver de manière définitive que le ravageur ne peut pas s'établir, mais fournit une évaluation probabiliste indiquant que l'établissement est peu probable dans des zones septentrionales spécifiques sous les climats actuels et projetés à la mi-siècle.