La compensation dans les interactions plantes-insectes : modélisation, simulation et expérimentation

Compensation response in plant-insect interactions : modelling, simulation and experiment.

• Auteur / Autrice : Audrey Lebon
• Direction : Yves Dumont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Evolution, Ecologie, Ressources Génétiques, Paléontologie
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• 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 : Laboratoire AMAP - Laboratoire de modélisation mathématique et d'architecture des plantes (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Dumont, Jean-Christophe Poggiale, Michel Génard, Serge Kreiter, Frédéric Grognard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Poggiale, Michel Génard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Moyens de défense

Modèles mathématiques

Géléchiidés

Relations insecte-plante

Mots clés libres

Interaction plantes-insectes

Compensation

Modélisation mathématique

Tuta absoluta

Simulation informatique

Défense des plantes

Plant-Insect Interaction

Compensation

Mathematical modelling

Tuta absoluta

Computer simulation

Défense des plantes

Résumé

La résistance et la tolérance, c'est à dire la capacité de la plante à supporter la présence des ravageurs, sont deux moyens dont usent les plantes pour se défendre. La tolérance est fortement liée à un processus de compensation qui est une réponse positive des plantes à la présence des ravageurs (en terme de reproduction et/ou de croissance). Dans le but d'apporter de nouvelles pistes de réflexion dans le domaine des interactions plantes-insectes, nous avons conduit trois études différentes sur la compensation chez les plantes. Dans la première, nous avons développé un modèle mathématique générique, dont l'étude a mis en évidence l'existence de paramètres seuils qui déterminent la co-existence ou non de différents types d'équilibres de compensation. La seconde étude, expérimentale, visait à tester l'hypothèse de compensation chez la tomate en réponse à la mineuse de la tomate, Tuta absoluta. Dans notre expérience, le cultivar de tomate a présenté des tendances à la compensation pour deux niveaux d'infestation, et à la sur-compensation reproductive en cas de faible infestation. Enfin, toujours dans le cas de la tomate et T. absoluta, les derniers développements s'appuient sur un modèle informatique de type « Structure-Fonction ». Ce modèle a permis de tester et visualiser différentes situations (dates et positionnements de l'attaque) sur une représentation plus réaliste de la plante. Pour conclure, nous avons mis en évidence que la compensation peut avoir un impact important sur l'efficacité des stratégies de protection des cultures et qu'elle doit être prise en compte dans le développement de ces dernières.

Resistance and tolerance, which is the ability of plants to endure a pest attack, are two different aspects of plants defenses. Tolerance is strongly linked to a compensation process which is a positive response of plants to the presence of pests (in terms of reproduction and / or growth). In order to bring new knowledges in the field of plants-insects interactions, we conducted three different studies on compensation in plants. In the first one, we developed a generic mathematical model, whose the study revealed the existence of threshold parameters that determine the co-existence or not of different types of compensation equilibria. The second study, which was experimental, aimed to test the hypothesis of a compensation response in tomato undet the attack of the tomato leafminer, Tuta absoluta. In our experiment, the tomato cultivar presented trends in compensation for two levels of infestation, and trend of reproductive overcompensation for low infestation. Finally, our last study is based on a "Structure-Function" computer model, still on the case of tomato and T. absoluta. This model was used to test and visualize different situations (dates and positions of the attack) on a more realistic representation of the plant. In conclusion, we have shown that compensation may have a significant impact on the effectiveness of strategies for crop protection and must be taken into account in their development.