Suzanne Touzeau, Berge Tsanou, Yves Fotso Fotso, Frédéric Grognard, Samuel Bowong, University of Dschang, Biological control of artificial ecosystems (BIOCORE), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Unité de modélisation mathématique et informatique des systèmes complexes [Bondy] (UMMISCO), Université de Yaoundé I-Institut de la francophonie pour l'informatique-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Gaston Bergé (Saint-Louis, Sénégal)-Université Cadi Ayyad [Marrakech] (UCA)-Sorbonne Université (SU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord]), Institut Sophia Agrobiotech (ISA), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Côte d'Azur (UCA), Laboratoire International de Recherche en Informatique et Mathématiques Appliquées (LIRIMA), Université de Yaoundé I-Université Badji Mokhtar Annaba (UBMA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Joseph Ki-Zerbo [Ouagadougou] (UJZK)-Université d'Antananarivo-Université Gaston Bergé Sénégal-Centre National de la Recherche Scientifique et Technologique (CNRST), Faculté des Sciences - Université de Dschang [Cameroun], Université de Dschang, Department of Mathematics and Applied Mathematics [Pretoria], University of Pretoria [South Africa], Dpt of Mathematics and Computer Science [Douala], Université de Douala, Université Côte d'Azur (UCA), Inria, Collège doctoral régional de l'Afrique Centrale et des Grands Lacs 'Mathématiques, Informatique, Biosciences et Geosciences de l'Environnement', Agence Universitaire de la Francophonie, EPITAG, Centre National de la Recherche Scientifique et Technologique (CNRST)-Université Gaston Bergé Sénégal-Université d'Antananarivo-Université Joseph Ki-Zerbo [Ouagadougou] (UJZK)-Université Badji Mokhtar - Annaba [Annaba] (UBMA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Yaoundé I, Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Institut de la francophonie pour l'informatique-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Gaston Bergé (Saint-Louis, Sénégal)-Université Cadi Ayyad [Marrakech] (UCA)-Université de Yaoundé I-Sorbonne Université (SU)
International audience; Coffee berry borer Hypothenemus hampei (Coleoptera: Scolytidae), denoted CBB, is the most important insect pest of coffee worldwide, with a high impact on the economy of coffee producing countries. The insect spends a great part of its life cycle inside the coffee berry and causes severe crop losses. Biological control based on the use of an entomopathogenic fungus is a major alternative to chemical pesticides in order to control CBB. The fungus is sprayed on the coffee berries to kill CBB when the insects drill holes to penetrate inside the berries. Our aim in this work is to optimise the fungus application, using a modelling approach. We first formulate a mathematical model describing the infestation dynamics of coffee berries by CBB. We analyse the model and show that the stability of the pest-free and coexistence equilibria depends on the basic reproduction number. To introduce a control variable corresponding to the application of an entomopathogenic fungus, we then extend the model and include the fungus dynamics. We formulate an optimal problem which consists in maximising the coffee yield, while minimising the control cost, as well as the CBB population for the next cropping season. The existence of the optimal control and the necessary optimality condition are established using Pontryagin's Maximum Principle. The optimal control problem is solved numerically using the BOCOP software and simulations are provided, showing that the use of entomopathogenic fungus effectively controls CBB.