Influence de la plante hôte sur les performances sexuelles des mâles et conséquences sur le potentiel reproductif des femelles phytophages

Effect of host plant quality on male sexual performances and consequences on female reproductive output in a phytophagous moth

• Auteur / Autrice : Karen Muller
• Direction : Jérôme Moreau, Denis Thiéry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance le 13/05/2016
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biogéosciences (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Loïc Bollache
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Poinsot, Marie-Jeanne Holveck
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joan Van Baaren, Christophe Thebaud, Marlène Goubault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement sexuel des animaux

Lobesia botrana

Relations insecte-plante

Insectes -- Reproduction (biologie)

Mots clés libres

Bénéfices directs

Comportements précopulatoires

Interactions plantes-insectes

Lobesia botrana

Qualité du mâle

Nutrition larvaire

Succès reproducteur

Spermatophore

Direct benefits

Insect-plant interactions

Lobesia botrana

Larval nutrition

Male quality

Mating success

Precopulatory behaviors

Spermatophore

Résumé

L’abondance des insectes phytophages est déterminée par l’influence de facteurs biotiques et abiotiques qui affectent leurs traits d’histoire de vie. Chez les espèces phytophages à reproduction sur capital, la qualité de la plante hôte sur laquelle les individus effectuent leur développement larvaire est un facteur critique affectant le succès reproducteur des adultes. Curieusement, si l’effet de la plante hôte sur le potentiel reproductif des femelles a été largement décrit, il n’a été que peu étudié sur celui des mâles. Par ailleurs, chez les lépidoptères, lors de l’accouplement, la femelle reçoit du mâle un cadeau nuptial sous la forme d’un spermatophore contenant des spermatozoïdes ainsi que des sécrétions produites par les glandes accessoires. Ces sécrétions constituent des bénéfices directs pour la femelle qui pourra les remobiliser pour augmenter sa fécondité. Mon projet de thèse vise à déterminer l’influence de la plante hôte sur les performances reproductives des mâles et d’en évaluer les conséquences sur le potentiel reproductif des femelles et sur l’évolution des stratégies de choix de partenaire chez un papillon ravageur de la vigne, l’Eudémis (Lobesia botrana). Les expériences menées au cours de ces trois années de thèse révèlent que la nutrition larvaire sur différents cépages de vigne module fortement les réserves énergétiques des mâles, affectant leur potentiel reproductif à travers la taille et le contenu des spermatophores qu’ils transfèrent aux femelles pendant l’accouplement. De plus, l’investissement du mâle dans la production de spermatophores décline au cours d’accouplements successifs, les mâles n’étant capables de produire qu’un seul spermatophore riche en nutriments au cours de leur vie. Ces deux facteurs (nutrition larvaire et expérience sexuelle), qui affectent fortement la qualité reproductive des mâles, ont d’importantes conséquences sur le potentiel reproductif de leur partenaire. En effet, les femelles recevant des spermatophores riches en nutriments et en spermatozoïdes ont plus de descendants que celles recevant des spermatophores de moins bonne qualité. Enfin, les femelles semblent capables de discriminer parmi les mâles en se basant sur des critères reflétant leur qualité reproductive, s’accouplant préférentiellement avec ceux leur procurant le plus de bénéfices directs. Ainsi, les résultats de cette thèse confirment l’importance d’intégrer l’effet mâle quand on s’intéresse à l’évolution des populations de phytophages. De plus, identifier les facteurs écologiques modulant les interactions entre les partenaires sexuels chez les espèces menaçant les cultures est crucial pour pouvoir optimiser les programmes de gestion de ces ravageurs.

The abundance of phytophagous insects is determined by numerous interacting biotic and abiotic factors. In capital-breeding phytophagous insects, larval host plant quality is a key determinant of the adult phenotype and the performance of both males and females. Curiously, if the effect of host plant quality on female reproductive success is well-established, little effort has been conducted to determine this effect on male reproductive success. Moreover, in Lepidoptera, males transfer to females a spermatophore containing sperm and accessory gland products rich in nutrients that could be reinvested into female reproduction. The aim of this thesis was to evaluate how male larval nutrition on different host cultivars affects male reproductive traits which could, in turn, influence female reproductive output and mate choice strategies in an important grapevine pest, the European grapevine moth (Lobesia botrana). During these three years, we found that the host cultivar for the larvae strongly influences the energy reserves of male adult moths, affecting ultimately their reproductive potential through the size and content of spermatophores they transfer to females at mating. Moreover, male investment in the spermatophore declines over consecutives matings, suggesting that spermatophores are energetically expensive to produce in this monandrous capital breeding species. Thus ‘male quality’ depends on both the male larval origin and mating history, and females receiving protein-rich spermatophores at mating have an overall greater reproductive output than females mated with poor quality males producing less nutritionally rich spermatophores. Finally, females are able to discriminate among males and mate more with males having high sperm quality (virgin males or males from certain cultivars or geographical origins) to obtain substantial direct benefits.The results of this thesis confirm the importance of considering the “male effect” when trying to understand the evolution of phytophagous populations. Moreover, identifying the ecological conditions that influence the mating success of male and female in crop-pest species may lead to a better management of these crop pests.