Implication des composés organiques volatils dans la capacité des plantes de service à perturber le comportement et les performances de Myzus êrsicae (sulzer) le puceron vert du verger

Involvement of volatile organic compounds in the ability of companion plant to disrupt the behaviour and performance of Myzus persicae (Sulzer), the green peach aphid

• Auteur / Autrice : Tarek Dardouri
• Direction : Hélène Gautier, Laurent Gomez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Agronomiques
• Date : Soutenance le 27/11/2018
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et agrosciences (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Plantes et systèmes de culture horticoles (Avignon)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Urban
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Urban, Sylvia Anton, Arnaud Ameline, Lise Roy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvia Anton, Arnaud Ameline

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie agricole

Composés organiques volatils

Insectes nuisibles

Myzus persicae

Mots clés libres

Agroécologie

Composés organiques volatils

Comportement

Plantes de service

Puceron vert du pêcher (Myzus persicae)

Performances

Répulsions

Green peach aphid (Myzus persicae)

Performance

Repulsion

Companion plants

Volatile organic compunds (VOCs)

Résumé

La recherche de solutions alternatives à l’usage de pesticides en production horticole est devenue une exigence de santé publique. Ainsi, l’introduction de plantes de service (PdS) est une méthode écologique qui peut contribuer à diminuer le recours à la lutte chimique contre Myzus persicae, le puceron vert du pêcher. L’intérêt de certaines de ces PdS réside dans leur capacité à perturber l’installation du puceron sur son hôte et/ou à diminuer ses performances grâce à l’émission des composés organiques volatils (COV). Cependant, un obstacle majeur à leur utilisation est que leur efficacité se limite à un périmètre restreint et que leur production olfactive est sensible à de nombreuses variables biotiques et abiotiques. Identifier les plantes les plus performantes, comprendre leur mode d’action et chercher à optimiser leur efficacité est donc une démarche propre à favoriser leur emploi en horticulture. L’analyse de l’environnement olfactif est une clé pour évaluer et comprendre les interactions PdS-plante hôte-puceron.Au laboratoire, un typage avec un olfactomètre en Y a permis de sélectionner deux PdS émettrices de mélanges de COV ayant un effet répulsif marqué sur M. persicae : le basilic (Ocimum basilicum) qui agit directement sur l’insecte, et l’œillet d’Inde (Tagetes patula) qui agit indirectement via la plante hôte. Ainsi, les COV émis par T. patula rendent la plante-hôte (le poivron, Capsicum annuum) répulsive. En effet, lors des tests de choix, les pucerons s’orientent vers les poivrons seuls mais évitent les COV émis par des poivrons précédemment mis en culture associée pendant 5 jours avec l’œillet d’inde. Deux composés, le (E)-β-farnésène (EBF) et l'eugénol ont de fortes propriétés répulsives envers M. persicae.Différents facteurs peuvent affecter l’efficacité répulsive de ces plantes (climat, conduite, génétique). Nous avons comparé les COV émis selon les espèces et les chémotypes et testé l’effet répulsif individuel des COV. Cet effet « génotype » a été examiné en étudiant le comportement olfactif de M. persicae en présence des COV individuels émis par différents clones de Romarin (Rosmarinus officinalis). Cinq composés sont répulsifs, l’acétate de bornyle, le camphre, l’α-terpinéol, le terpinène-4-ol et le géranyle acétone. Seul le clone de romarin Voltz Splindler s’est avéré répulsif, alors que les autres clones contiennent également ces 5 composés répulsifs mais dans des proportions différentes. On peut donc conclure que la présence de ces composés ne suffit pas à induire une perturbation du comportement olfactif du puceron et que la concentration, la proportion, voire l’association des COV présents dans les bouquets olfactifs libérés, sont à l’origine de ces résultats contrastés. Par la technique d’électropénétrographie (EPG), nous avons mis en évidence un deuxième effet des COV émis par O. basilicum au stade végétatif et par T. patula au stade floraison sur le puceron. Ils perturbent fortement son comportement alimentaire, en réduisant notamment la durée d’ingestion du phloème qui se traduit par une baisse des ressources nutritionnelles et aboutit à une diminution de sa fécondité. Un suivi de la fécondité sur organe détaché nous a permis de mettre en évidence l’importance du stade phénologique de la PdS sur la composition et l’efficacité du mélange olfactif libéré. Une dernière étape de mon travail a permis de confirmer dans des conditions de cultures sous tunnels, l’effet de COV émis par ces deux PdS sur la démographie de M. persicae liée à une baisse de sa fécondité.En conclusion, cette thèse a mis en évidence que les COV émis dans l’environnement d’une plante hôte par des plantes voisines peuvent fournir un service aux cultures en réduisant les performances de ravageurs tels que M. persicae. Nous avons montré que des variables comme le chémotype ou le stade phénologique de la PdS peuvent modifier son message olfactif et constituer un moyen d’optimiser ce service.

The search for alternatives to the use of pesticides in horticultural production has become a public health requirement. Thus, the introduction of Companion plants (CP) is an ecological method that can help reduce the use of chemical control against Myzus persicae, the green peach aphid. The interest of some of these CP lies in their ability to disturb the installation of the aphid on its host plant and/or to reduce its performance through the emission of volatile organic compounds (VOCs). However, a major obstacle to their use is that their effectiveness is limited to a limited scope and their olfactory production is sensitive to many biotic and abiotic variables. Identifying the most efficient plants, understanding their mode of action and seeking to optimize their effectiveness is therefore an appropriate approach to promote their use in horticulture. Olfactory environment analysis is a key to assessing and understanding CP-host plant -aphid interactions.In the laboratory, we selected with a Y-olfactometer two CP producing VOC mixtures with a marked repellent effect on M. persicae: basil (Ocimum basilicum) which acts directly on the insect, and french marigold (Tagetes patula) which acts indirectly via the host plant. Thus, the VOCs emitted by T. patula make the host plant (pepper, Capsicum annuum) repellent: during the choice tests, the aphids move towards the peppers alone but avoid the VOCs emitted by peppers previously grown intercropped for 5 days with the french marigold. Two compounds, (E)-β-farnesene (EBF) and eugenol have strong repellent properties against M. persicae.Different factors can affect the repellent effectiveness of these plants (climate, plant management, genetics). We compared the VOCs emitted by species and chemotypes and tested the individual repellent effect of VOCs. This ''genotype'' effect was examined by studying the olfactory behaviour of M. persicae in the presence of individual VOCs emitted by different clones of Rosemary (Rosmarinus officinalis). Five compounds are repellent, bornyl acetate, camphor, α-terpineol, terpinene-4-ol and geranyl acetone. Only the rosemary clone Voltz Splindler was found to be repellent, while the other clones also contain these 5 repellent compounds in varying proportions. It can therefore be concluded that the presence of these compounds is not sufficient to induce a disturbance of the aphid's olfactory behaviour and that the concentration, proportion or even association of VOCs present in the released olfactory bouquets are at the origin of these contrasting results. By the electropenetrography (EPG) technique, we have demonstrated a second effect of the VOCs emitted by O. basilicum in the vegetative stage and by T. patula in the flowering stage on the aphid. They strongly disrupt its feeding behaviour, in particular by reducing the duration of phloem ingestion, which results in a decrease in nutritional resources and leads to a decrease in its fertility. A fertility monitoring on detached organs has allowed us to highlight the importance of the phenological stage of the CP on the composition and efficacy of the olfactory mixture released. A final step in my work confirmed, under tunnel conditions, the effect of VOCs emitted by these two CP on the demographics of M. persicae due to a decrease in its fertility. In conclusion, this thesis highlighted that VOCs emitted into the environment of a host plant by neighbouring plants can provide a service to crops by reducing the performance of pests such as M. persicae. We have shown that variables such as chemotype or phenological stage of the CP can modify its olfactory message and provide a way to optimize this service. We have thus identified disruptive CP and VOCs repellent to M. persicae, the first step towards the development of the push component of a stimulodissuasive diversion strategy to reduce the use of synthetic pesticides against M. persicae.