Integration of Camelina in agro-ecosystems : complex multi-trophic relationships
Intégration de la Cameline au sein des agro-écosystèmes : des relations multi-trophiques complexes
Résumé
Camelina (Camelina sativa, Brassicaceae) has recently received great attention as an alternative oil-seed crop presenting various (bioenergetic, industrial, alimentary) advantages, requiring low agronomic inputs and exhibiting few attacks by phytophagous insects.In this thesis, three objectives have been defined to understand the complexity of the multi-trophic interactions involving camelina. The first one was to determine the role of camelina as a reservoir of aphid pests. The other two were based on the study of the effects of cultural practices (nitrogen fertilization, mixed crops) and plant viruses on the tritrophic interactions involving camelina, aphids and parasitoids.Results have shown that camelina could be considered as a plant reservoir for various aphid pest species occurring in the agricultural landscape of northern France, among which were found not only species usually restricted to Brassicaceae (Brevicoryne brassicae), but also polyphagous species (Myzus persicae, Aphis fabae) and specialists of Poaceae (Rhopalosiphum padi). Regarding the two studied agricultural practices, the association of camelina with faba bean induced deleterious effects on the biological control of the aphid Aphis fabae by the parasitoid Aphidius matricariae. The behavior of parasitoid females did not seem in line with the "optimal foraging" theory. In addition, several effects of nitrogen fertilization have been observed on the three trophic levels depending on both the dose given to the plant and the degree of specialization of the aphid. Thus, our study has shown that cultural practices could have significant "bottom-up" impacts on higher trophic levels. Finally, we have shown the two studied plant viruses had an impact which not only varied depending on the virus mode of transmission by the vector but also according to its transmission efficiency. This work also revealed the existence of "bottom-up" effects of a virus on the host selection behavior by an aphid parasitoid as well as on the physiology of the partners belonging to three trophic levels. Indeed, the performance of the aphid vector was improved on the infected plant whereas that of the parasitoid was impaired, which could lead to a better spread of the virus.This work highlights not only the importance of taking into account the associated multi-trophic relations before the (re-) introduction of a plant species within agro-ecosystems but also the importance of identifying the risks in terms of pests and pathogens pressure
La cameline, Camelina sativa (Brassicaceae), fait aujourd'hui l'objet d'un regain d'intérêt. Il s'agit d'une plante aux vocations multiples (bioénergétique, industrielle, alimentaire), aux exigences agronomiques faibles et qui semble peu sujette aux attaques de ravageurs phytophages.Trois objectifs visant à appréhender la complexité des interactions multitrophiques autour de la cameline ont été définis au cours de ce travail de thèse. Le premier visait à déterminer le rôle de la cameline en tant que réservoir à pucerons ravageurs. Les deux autres reposaient sur les études des impacts des pratiques culturales (fertilisation azotée, culture en association) et des virus de plantes, sur les interactions tritrophiques cameline/pucerons/parasitoïdes. Les premiers résultats ont permis de montrer que la cameline pouvait être considérée comme plante réservoir pour différentes espèces de pucerons ravageurs présents dans les paysages agricoles du nord de la France, qu'il s'agisse d'espèces inféodées aux Brassicaceae (Brevicoryne brassicae), d'espèces polyphages (Myzus persicae, Aphis fabae) ou encore d'espèces spécialistes des Poaceae (Rhopalosiphum padi). En ce qui concerne les deux pratiques culturales étudiées, l'association de la cameline avec la fèverole a engendré des effets délétères sur le contrôle biologique du puceron Aphis fabae par le parasitoïde Aphidius matricariae. Le comportement des femelles A. matricariae ne semble pas satisfaire à la théorie de "l’optimal foraging". En parallèle, des effets de la fertilisation azotée ont été observés sur les trois niveaux trophiques et ont varié en fonction de la dose apportée à la plante et du degré de spécialisation du puceron. Ainsi, notre étude montre que les pratiques culturales peuvent avoir des répercussions importantes de type "bottom-up" sur les niveaux trophiques supérieurs. Enfin, nous avons montré un impact des deux virus de plantes étudiés qui s'est révélé variable non seulement en fonction du mode mais aussi de l'efficacité de la transmission par le puceron-vecteur. Ce dernier travail a également permis de mettre en évidence des effets "bottom-up" d'un virus sur le comportement de sélection de l'hôte par un parasitoïde de puceron mais aussi sur la physiologie des partenaires appartenant aux trois niveaux trophiques. En effet, les performances du puceron-vecteur sur la plante infectée semblent améliorées alors que celles du parasitoïde sont altérées, ce qui pourrait se traduire par une meilleure propagation du virus. Ces travaux soulignent l'importance de la prise en compte des relations multitrophiques avant la (ré-) introduction d’une espèce de plante dans les agro-écosystèmes, et en particulier l'intérêt d'identifier les risques associés en termes de pression de ravageurs et de pathogènes
Origine : Version validée par le jury (STAR)