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Spatial spread of infectious diseases with conditional vector preferences

Authors :
Hamelin, Frédéric
Hilker, Frank M.
Dumont, Yves
Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP)
Université de Rennes (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Rennes Angers
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Universität Osnabrück - Osnabrück University
Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Montpellier (UM)
Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
AMAP Lab [Saint-Pierre - La réunion]
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Montpellier (UM)
University of Pretoria [South Africa]
Sergey Petrovskii (University of Leicester)
Jean-Christophe Poggiale (Aix-Marseille Université)
Suzanne Touzeau (INRAE Sophia Antipolis)
Source :
Conference Mathematical Population Dynamics, Ecology and Evolution (MPDEE 2023), Conference Mathematical Population Dynamics, Ecology and Evolution (MPDEE 2023), Sergey Petrovskii (University of Leicester); Jean-Christophe Poggiale (Aix-Marseille Université); Suzanne Touzeau (INRAE Sophia Antipolis), Apr 2023, Marseille (CIRM, Centre International de Rencontres Mathématiques), France. pp.34
Publication Year :
2023
Publisher :
HAL CCSD, 2023.

Abstract

International audience; We explore the spatial spread of vector-borne infections with conditional vector preferences, meaning that vectors do not visit hosts at random. Vectors may be differentially attracted toward infected and uninfected hosts depending on whether they carry the pathogen or not. The model is expressed as a system of partial differential equations with vector diffusion. We first study the diffusion-less model. We show that conditional vector preferences alone (in the absence of any epidemiological feedback on their population dynamics) may result in bistability between the disease-free equilibrium and an endemic equilibrium. A backward bifurcation may allow the disease to persist even though its basic reproductive number is less than one. Bistability can occur only if both infected and uninfected vectors prefer uninfected hosts. Back to the model with diffusion, we show that bistability in the local dynamics may generate travelling waves with either positive or negative spreading speeds, meaning that the disease either invades or retreats into space. In the monostable case, we show that the disease spreading speed depends on the preference of uninfected vectors for infected hosts but not on the preference of infected vectors for uninfected hosts. We discuss the implications of our results for vector-borne plant diseases, which are the main source of evidence for conditional vector preferences so far.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
Conference Mathematical Population Dynamics, Ecology and Evolution (MPDEE 2023), Conference Mathematical Population Dynamics, Ecology and Evolution (MPDEE 2023), Sergey Petrovskii (University of Leicester); Jean-Christophe Poggiale (Aix-Marseille Université); Suzanne Touzeau (INRAE Sophia Antipolis), Apr 2023, Marseille (CIRM, Centre International de Rencontres Mathématiques), France. pp.34
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..eb133bdeb46a64241ce95af582a6b5c2