Mécanismes physiologiques sous-jacents à la plasticité de la thermotolérance chez la drosophile invasive Drosophila suzukii

Underlying physiological mechanisms of thermal tolerance plasticity in the invasive fly Drosophila suzukii

• Auteur / Autrice : Thomas Enriquez
• Direction : Maryvonne Charrier, Hervé Colinet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, évolution
• Date : Soutenance le 17/05/2019
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution (Rennes ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acclimatation

Métaomique

Résistance au froid

Drosophiles

Écophysiologie

Mots clés libres

Tolérance au froid

Températures fluctuantes

Acclimatation

Omiques

Lutte intégrée

Écophysiologie

Cold tolerance

Fluctuating temperatures

Acclimation

Omics

Pest control

Ecophysiology

Résumé

Drosophila suzukii est une drosophile invasive en Europe, Amérique du Nord et Amérique du Sud. Contrairement aux autres espèces de drosophiles, les femelles parasitent les fruits mûrs que les larves consomment, engendrant d’importants dégâts sur les cultures fruitières. Les stratégies mises en place par cette espèce pour tolérer les températures hivernales sous nos latitudes sont encore peu comprises. Par conséquent, l’objectif de ma thèse était d’acquérir des connaissances fondamentales sur la thermotolérance de cette espèce, en m’intéressant notamment à la plasticité de la tolérance au froid et aux mécanismes physiologiques sous-jacents à l’acclimatation. J’ai évalué la thermotolérance basale de D. suzukii en soumettant des adultes et des pupes à un large panel de températures (froides et chaudes). Ces expérimentations ont permis de confirmer que cette espèce était intolérante au froid et que des températures supérieures à 32°C impactaient grandement sa survie. Par la suite, j’ai évalué la plasticité de sa tolérance au froid. Mes travaux ont permis de confirmer que sa thermotolérance était effectivement plastique, puisque l’utilisation de températures fluctuantes ou l’acclimatation permettaient de réduire sa mortalité lors d’expositions aux basses températures. L’acclimatation chez D. suzukii était corrélée à de nombreuses modifications physiologiques, telles que l’accumulation de cryoprotecteurs, un réajustement de la composition des phospholipides membranaires et des réserves lipidiques, une régulation des gènes liés à l’activité des transporteurs ioniques ainsi qu’un maintien de l’homéostasie métabolique. Ces modifications, également observées chez d’autres espèces d’insectes, pourraient être liées à l’augmentation de la tolérance au froid de D. suzukii, jouant probablement un rôle important dans sa survie hivernale et donc dans le succès de son invasion. Ces connaissances acquises sur sa thermobiologie contribueront sans doute à mieux cerner les limites physiologiques de cette espèce et prédire l’évolution de son invasion, ainsi que sa phénologie et les variations de populations au cours des saisons dans les zones déjà envahies. Mes résultats ouvrent également des perspectives intéressantes pour la mise en place de techniques de lutte intégrée contre D. suzukii.

Drosophila suzukii is an invasive pest in Europe, North and South America. Unlike other drosophilids, females oviposit in ripe fruits that larvae consume, provoking important damages on fruit productions. The overwintering strategies of this fly are yet poorly understood. Therefore, the aim of my thesis was to acquire new fundamental knowledge about the thermal biology of this fly, and more specifically the plasticity of its thermal tolerance and the physiological mechanisms underpinning cold acclimation. In order to define its basal thermal tolerance, adults and pupae were subjected to a large set of high and low temperatures. My data confirmed that this pest was chill susceptible, and showed that survival was greatly compromised during exposures above 32°C. Next, I evaluated its thermal tolerance plasticity. My data confirmed the high plasticity of its cold tolerance, as fluctuating thermal regimes and acclimation were able to decrease the mortality due to cold exposures. Acclimation in this species was correlate with several physiological adjustments, such as: cryoprotectant accumulation, remodeling of membrane phospholipids and lipidic reserves, upregulation of genes linked with activity of ionic transporters and maintenance of metabolic homeostasis. Those modifications (which are shared among temperate insect species) are likely linked with cold tolerance increase provoked by acclimation. Therefore, these physiological adjustments could play an important role in its overwintering success in Europe and Canada, which can facilitate its invasion in these regions. These new data will participate to a better understanding of its physiological limits, and are thus of importance for predicting the evolution of its invasion front and its phenology and demographic variations in invaded areas. My results are also of interest regarding the set-up of integrated pest management strategies against this fly.