Évaluation de la variabilité génétique interindividuelle du métabolisme du sucre de pêche grâce à une estimation fiable des paramètres d'un modèle cinétique

European Journal of Agronomy, 168 (2025). https://doi.org/10.1016/j.eja.2025.127641

L'intégration des informations génétiques dans les modèles dynamiques permet de mieux comprendre la variation des génotypes et améliorer les performances des cultures face aux contraintes agronomiques et écologiques actuelles. La calibration pour un grand nombre de génotypes est une étape clé dans la construction de modèles gène-phénotype, mais reste un défi. Nous avons comparé deux stratégies d’estimation des paramètres d'un modèle cinétique d'équations différentielles ordinaires (ODE) simulant l'accumulation de sucre au cours du développement du fruit de la pêche. Dans la première stratégie, une approche basée sur le génotype (GB), le modèle a été calibré indépendamment pour chaque génotype, en utilisant soit une formulation d'optimisation à objectif unique (GBS), soit une formulation d'optimisation multi-objectif (GBM). Dans la deuxième stratégie, une approche basée sur la population (PB), le modèle a été calibré simultanément pour tous les génotypes. Les deux stratégies ont été appliquées à des données simulées et à un ensemble de données réelles provenant de 106 génotypes de pêchers. Les résultats ont montré que la stratégie GB permettait un bon ajustement pour la plupart des génotypes, en particulier dans la formulation GBS. Cependant, les paramètres estimés souffraient d'un manque d'identifiabilité pratique, car les répétitions indépendantes de l'algorithme d'estimation ne convergeaient pas toujours vers la même valeur pour la plupart des génotypes. La stratégie d'étalonnage PB a surmonté ce problème en montrant une bonne identification des valeurs des paramètres de population, une qualité d'ajustement comparable à celle obtenue avec la stratégie GB et une bonne caractérisation des variations de paramètres au sein de la descendance, ce qui est essentiel pour évaluer la variabilité génétique interindividuelle. Cette étude démontre l’intérêt de la stratégie PB pour capturer la variabilité génétique interindividuelle, une étape critique vers le développement de modèles robustes gène-phénotype.

Diagramme résumant les différentes étapes du processus de comparaison des méthodes d’estimation