Étude des facteurs écologiques modulant les gammes d’hôtes des parasitoïdes

Study of the ecological factors involved in parasitoid host range modulation

• Auteur / Autrice : Lucie Monticelli
• Direction : Nicolas Desneux, Éric Wajnberg
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des interactions et écologie
• Date : Soutenance le 30/10/2018
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : François J. Verheggen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François J. Verheggen, Lucia Zappalà, Anne-Marie Cortesero, Yannick Outreman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François J. Verheggen, Lucia Zappalà

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pucerons

Insectes parasitoïdes

Mots clés libres

Interactions multi-trophiques

Parasitoïde de puceron

Comportement

Physiologie

Multitrophic interactions

Aphid parasitoid

Behavior

Physiology

Résumé

Les parasitoïdes sont des insectes dont le cycle de vie se divise en (i) un stade adulte libre durant lequel la femelle dépose des œufs dans, sur ou à proximité des hôtes et (ii) des stades immatures parasites durant lesquels les larves se développent en consommant leur hôte. Ils sont impliqués dans la régulation de la population de leur(s) hôte(s) et sont largement utilisés en lutte biologique pour réduire les dégâts causés par des ravageurs de cultures dans les agroécosystèmes. L’intensité de cette régulation dépend notamment de la gamme d’hôtes du parasitoïde c.à.d. le nombre d’espèces hôtes différentes dans lesquels il est capable de compléter son développement. La gamme d’hôtes théorique d’un parasitoïde a été largement étudiée et est déterminée par sa capacité à localiser, reconnaître et parasiter son hôte (gamme d'hôtes comportemental) et/ou sa capacité à utiliser les ressources de l’hôte et à contourner ses défenses immunitaires (gamme d'hôtes physiologiques). Cependant, les caractéristiques biotiques et abiotiques environnementales, pouvant potentiellement impacter les traits comportementaux et physiologiques des parasitoïdes et finalement la gamme d’hôtes théorique de ces derniers, ont été très peu étudié. C’est dans ce contexte que j’ai développé ma thèse avec pour but principal d’étudier l’impact de différents facteurs écologiques sur la gamme d’hôtes des parasitoïdes. Pour cela, j’ai choisi comme modèle d’étude les parasitoïdes de pucerons, largement utilisés en lutte biologique, et j’ai étudié le rôle (1) des goulots d’étranglement génétique intervenant lors de l’introduction de petites populations de parasitoïdes dans de nouveaux environnements (par exemple, en lutte biologique classique), (2) de la phylogénie des hôtes et des plantes hôtes, (3) des effets bottom-up du stress hydrique chez les plantes hôtes des pucerons, (4) de la relation entre (i) la qualité des pucerons en tant qu’hôte pour la larve de parasitoïde et (ii) la qualité du puceron en tant que source de nourriture (miellat) pour l’adulte et (5) des interactions indirectes induites par la présence d’hôtes alternatifs sub-optimaux, sur la gamme d’hôte théorique des parasitoïdes. La phylogénie des hôtes et des plantes hôtes ont un effet direct sur la gamme d’hôtes des parasitoïdes tandis que les goulots d’étranglement génétique, les effets bottom-up de la plante, la nutrition des parasitoïdes adultes et les interactions indirectes semblent impacter seulement indirectement la gamme d’hôtes des parasitoïdes de pucerons via une modulation de la fitness et/ou taux de parasitisme. Chaque environnement étant différent, l’'étude de l'impact des facteurs écologiques sur la gamme d'hôtes des parasitoïdes est déterminante ; ce travail de thèse a permis de mieux comprendre certains mécanismes impliqués dans le fonctionnement des communautés de parasitoïdes dans les écosystèmes, ainsi que dans l’optimisation possible de programmes de lutte biologique.

Parasitoids are insects whose adult females deposit eggs in, on or near hosts and immatures stages develop by host consumption. They are involved in host population regulation and are largely used in biological control to reduce the damages caused by pests in agroecosystems. Their ability to control pest populations mainly depends on their host range i.e., the number of host species enabling offspring production. The parasitoid host range has been largely studied and may depend on its ability to localize, select and sting their hosts (behavioral host range) and/or its ability to consume and circumvent the hosts physiological defenses (physiological host range). However, each ecosystem has his own biotic and abiotic characteristics that can modulate both behavioral and physiological traits of parasitoids but they implication in the host range modulation have rarely been tested. In this context, the objective of my thesis was to evaluate the impact of different ecological factors on parasitoid host ranges. More specifically, I studied the impact of (i) the genetic bottleneck due to the introduction of small parasitoid population in a new area (through classical biological control notably), (ii) the host and host plant phylogenies, (iii) the bottom-up effects of drought stress, (iv) the relationship between the quality of the host and its ability to produce food for the parasitoid and (v) the parasitoid-mediated indirect interactions between unsuitable and suitable hosts, on the aphid parasitoid host range (high implication in biological control). We demonstrated that the aphids and host plant phylogenies are strongly involved in shaping the ecological host range of parasitoids whereas the other factors tested may only modulate the parasitoid fitness and parasitism rate; which may, finally, indirectly modulate the parasitoid host range. Studied the impact of ecological factors on parasitoid host range seems determinant; this thesis enables to better understand some mechanisms involved in parasitoid community functioning and to potentially optimize biological control programs.