Étude intégrative du statut des deux variants adaptatifs à la plante hôte de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera, Noctuidae)

Integrative study of the status of the two host plant variants of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera, Noctuidae)

• Auteur / Autrice : Pascaline Dumas
• Direction : Emmanuelle D'Alençon, Gaël J. Kergoat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Evolution, Ecologie, Ressources génétiques, Paléontologie
• Date : Soutenance le 29/10/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Diversité, génomes et interactions microorganismes-insectes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Silvain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle D'Alençon, Gaël J. Kergoat, Jean-François Silvain, Michel Cusson, Jean-Christophe Simon, Denis Bourguet, Emmanuelle Jousselin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Cusson, Jean-Christophe Simon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymorphisme (zoologie)

Espèces (biologie) -- Isolement

Spéciation

Noctuidés

Mots clés libres

Bioagresseur

Isolement reproducteur

Lépidoptère

Délimitation d’espèce

Polymorphisme

Lépidoptera

Pest species

Polymorphism

Species delimitation

Reproductive isolation

Résumé

Chez les insectes phytophages, l'adaptation à la plante hôte peut correspondre à l'une des premières étapes de la spéciation. Dans ce contexte, ce manuscrit s'intéresse à Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), un ravageur responsable de dommages importants sur de nombreuses cultures en Amérique et dans les Caraïbes. Spodoptera frugiperda présente deux variants, l'un adapté au riz et l'autre au maïs, et constitue un modèle biologique pertinent pour étudier ce mécanisme. En effet, les deux variants sont morphologiquement identiques, mais ils sont génétiquement différenciés et présentent des différences écologiques et comportementales. L'ensemble de ces caractéristiques suggèrent la présence d'un isolement reproducteur entre les deux variants, qui pourraient alors correspondre à deux espèces différentes. Cependant la présence d'hybrides dans la nature ainsi que des résultats controversés sur le succès d'accouplement entre les deux variants, rendent ambiguë le statut d'espèce de S. frugiperda. L'objectif de ce travail est donc de mieux estimer, à travers une étude intégrative, le niveau de différenciation génétique présent entre les deux variants de S. frugiperda. Grâce à un premier niveau d'analyse, menées à partir de population naturelles, il a été possible de mettre en évidence un niveau de différenciation génétique élevé entre les deux variants, qui est compatible à celui attendu entre deux espèces. Le deuxième niveau d'étude réalisé à partir de population de laboratoire nous a permis de mettre en évidence la présence d'un isolement reproducteur entre les deux variants, se traduisant notamment par une distorsion de ségrégation méiotique des marqueurs moléculaires chez les hybrides. L'ensemble de ces résultats supportent l'hypothèse selon laquelle le variant riz et maïs de Spodoptera frugiperda seraient des entités situées à une étape avancée dans le continuum de la spéciation.

In phytophagous insects, adaptation to host plant could be the first step leading to speciation. In this context, this document focus on moth Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), a pest responsible for serious damages in several crops in the Western hemisphere. Spodoptera frugiperda consists of two host-plant strains, one adapted to rice and the other adapted to maize, which made it a relevant model to study this mechanism. Though the two variants are morphologically identical, they are nonetheless genetically distinguishable and present some ecological and behavioral differences. The species status of S. frugiperda is also highly controversial because hybrids naturally occur in the wild, not to mention the fact of the discrepancies among published results concerning mating success between the two strains. The aim of this thesis is thus to better estimate, through an integrative approach, the level of genetic differentiation between the two variants of S. frugiperda. Starting with natural populations, various phylogenetic methods allowed us to highlight a high level of genetic differentiation between the two variants, compatible with what is expected between distinct species. Furthermore, studies on laboratory populations, including crossing experiments, showed a significant unidirectional bias in inter-strain mating success and the presence of meiotic segregation distortion of molecular markers in hybrid progenies. These results as a whole support the assumption that the two strains of S. frugiperda are well-advanced in the continuum of speciation.