De la preuve de concept à l’optimisation - l’utilisation d’une espèce d’acarien prédateur pour contrôler la population de la Chrysomèle des racines du Maïs (Diabrotica virgifera virgifera) (LeConte, 1868)

From proof of concept to optimization - the use of a predatory mite species to control the population of the Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera virgifera) (LeConte, 1868)

• Auteur / Autrice : Antoine Pasquier
• Direction : Elodie Vercken
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• 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 Côte d’Azur (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Cortesero
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Cortesero, Benjamin Gard, Yannick Outreman, Stefan Toepfer, Thibault Andrieux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benjamin Gard, Yannick Outreman, Stefan Toepfer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maïs

Ennemis des cultures -- Lutte biologique contre

Acariens parasites

Mots clés libres

Acariens prédateurs

Gaeolaelaps aculeifer

Predator-in-first

Lutte biologique

Predatory mites

Gaeolaelaps aculeifer

Predator-in-first

Biocontrol

Résumé

Le maïs est la première céréale cultivée dans le monde (162 millions d'hectares). Il joue un rôle capital dans l’alimentation humaine et animale et sa culture occupe environ 9% de la surface agricole utile en Europe. Depuis son arrivée en Europe en 1992, la chrysomèle des racines du maïs appartenant à l’ordre des Coléoptères menace cette culture d’intérêt. Le stade larvaire de cet organisme est particulièrement nuisible pour les plantes car il s’attaque aux parties souterraines de cette céréale causant des pertes de rendement pouvant atteindre 80 % du potentiel de la culture dans les cas les plus critiques. Les pesticides chimiques, l’utilisation d’OGM Bt et la rotation des cultures alternant le soja et le maïs sont les principales méthodes de lutte pour contrôler les populations de ce ravageur actuellement. Cependant, des études ont démontré que certaines populations étaient résistantes à ces insecticides et étaient capables (i) de persister dans le sol plus longtemps et (ii) d’étendre leur gamme d’hôtes en s’attaquant aux racines du soja. Dans ce contexte, il est nécessaire d’explorer de nouvelles méthodes de protection des cultures qui permettront une lutte plus intégrée de ce ravageur. Une étude a récemment démontré le rôle potentiel des acariens prédateurs du sol en tant qu’agents de lutte biologique. Ces organismes sont au sommet des chaînes trophiques dans les systèmes agricoles et ont d’ores et déjà montré de fortes capacités de contrôle de populations de ravageurs souterrains. L’objectif principal de ma thèse est de développer une stratégie de lutte biologique viable d’un point de vue agronomique et économique pour lutter contre la chrysomèle des racines du maïs. Dans un premier temps, j’ai évalué la capacité de prédation des trois acariens du sol (Stratiolaelaps scimitus, Gaeolaelaps aculeifer et Macrocheles robustulus) sur les premiers stades de développement de la chrysomèle en laboratoire. Ces résultats ont été concluants et un des trois candidats a particulièrement attiré notre attention : G. aculeifer. Cet acarien prédateur a montré une capacité de prédation plus importante sur le premier stade larvaire du ravageur. Dans un second temps, j’ai étudié l’effet de la présence et de la densité (100, 500 et 1000 acariens par plants de Maïs infestés par le ravageur) de cette espèce d’acarien prédateur sur la population de chrysomèle en condition semi-contrôlée. Cette expérience a permis de montrer que les densités d’acariens testées permettent toutes de protéger efficacement le plant de Maïs. Enfin, et dans le but de faciliter l’utilisation de ces acariens prédateurs en tant qu’agent de biocontrôle, j’ai introduit une faible densité d’acariens prédateurs en présence de nourriture alternative au moment du semis de Maïs (méthode ‘Predator-in-first’) dans un champs naturellement infesté par les chrysomèles. Les paramètres physiologiques des plants de Maïs et populationnel de la chrysomèle ont tous deux montré que cette méthode permet de revenir à des valeurs comparables à celles des pesticides utilisés classiquement contre ce ravageur. Ces expériences ont permis de confirmer le potentiel des acariens prédateurs et de mettre en valeur le potentiel de l’approche dite de “Predator-in-first”. Ces travaux devront être confirmés par une campagne plus large d’essais en conditions réelles mais ils apportent d’ores et déjà des informations primordiales dans la compréhension du potentiel de lutte biologique de ces organismes du sol peu étudiés jusqu’ici.

Maize is the most important cereal crop in the world (162 million hectares). It plays a major role in human and animal nutrition and its cultivation occupies about 9% of the useful agricultural area in Europe. Since its arrival in Europe in 1992, the corn rootworm, belonging to the order Coleoptera, has threatened this important crop. The larval stage of this organism is particularly harmful to plants because it attacks the underground parts of this cereal causing yield losses that can reach 80% of the crop's potential in the most critical cases. Chemical pesticides, the use of Bt GMOs and crop rotation alternating soybeans and corn are the main control methods for this pest currently. However, studies have shown that some populations are resistant to these insecticides and are able to (i) persist in the soil longer and (ii) expand their host range by attacking soybean roots. In this context, there is a need to explore new crop protection methods that will allow a more integrated control of this pest. A study recently demonstrated the potential role of soil predatory mites as biological control agents. These organisms are at the top of trophic chains in agricultural systems and have already shown strong abilities to control populations of subterranean pests. The main objective of my thesis is to develop a biological control strategy agronomically and economically viable to control corn rootworm. First, I evaluated the predation capacity of three soil mites (Stratiolaelaps scimitus, Gaeolaelaps aculeifer and Macrocheles robustulus) on the early developmental stages of western corn rootworm in the laboratory. These results were conclusive and one of the three candidates particularly attracted our attention: G. aculeifer. This predatory mite showed a higher predation capacity on the first larval stage of the pest. In a second step, I studied the effect of the presence and the density (100, 500 and 1000 mites per corn plant infested by the pest) of these predatory mites on the western corn rootworm population under semi-controlled conditions.This experiment showed that the mite densities tested were all effective in protecting the maize plant. Finally, and in order to optimize the effectiveness of these predatory mites as a biocontrol agent, I studied the population dynamics of these predators when a low density of predatory mites has been introduced at the time of seeding (Predator-in-first method) and in the presence of alternative food, in a field naturally infested by corn rootworm. These experiments allowed me to identify an application method that would facilitate the introduction of the biological control solution and reduce its cost. My work will provide essential information in understanding the biological control potential of these previously understudied soil organisms.