Stratégies de réussite parasitaire du parasitoïde larvaire Therophilus javanus et de ses potentialités d’utilisation en lutte biologique contre Maruca vitrata le lépidoptère foreur de gousse de niébé Vigna unguiculata en Afrique de l’Ouest

Assessing the potential of Therophilus javanus, a biological control candidate against the cowpea pod borer Maruca vitrata in West Africa

• Auteur / Autrice : Djibril Aboubakar Souna
• Direction : Anne-Nathalie Volkoff, Aimé H. Bokonon-Ganta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Evolution des systèmes infectieux
• Date : Soutenance le 22/11/2018
• Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Université d'Abomey-Calavi (Bénin)
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Diversité, génomes et interactions microorganismes-insectes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Farid Abdel Kader Baba-Moussa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Nathalie Volkoff, Aimé H. Bokonon-Ganta, Farid Abdel Kader Baba-Moussa, Antoine Sanon, Komina Amevoin, Pierrick Labbé, Isabelle Glitho Adolé, Manuele Tamo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Sanon, Komina Amevoin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ennemis des cultures -- Lutte biologique contre

Agents de lutte biologique

Vigna unguiculata

Mots clés libres

Vigna unguiculata

Maruca vitrata

Lutte biologique

Therophilus javanus

Reproduction

Comportement de recherche

Vigna unguiculata

Maruca vitrata

Biological control

Therophilus javanus

Reproduction

Foraging behavior

Résumé

Maruca vitrata Fabricius (Lepidoptera: Crambidae) est un des ravageurs majeurs du niébé (Vigna unguiculata L. Walp. (Fabales: Fabaceae)). Au stade larvaire, ce ravageur peut détruire les boutons floraux, les fleurs et les gousses en développement, et causer, à lui seul, des pertes de rendement allant jusqu’à 80% dans un champ de niébé. Pour lutter contre cet insecte, une collaboration entre WorldVeg et l’IITA a permis d’identifier un agent potentiel de lutte biologique contre M. vitrata en Afrique de l’Ouest, le parasitoïde Therophilus javanus (Bhat & Gupta, 1977) (Hymenoptera: Braconidae). Mais aucune information n’était jusqu’alors disponible sur la biologie de ce parasitoïde.Mes travaux de thèse visaient donc à étudier certains des paramètres biologiques de T. javanus afin d’optimiser aussi bien sa production au laboratoire que son utilisation comme agent de lutte biologique au champ. Nous avons d’abord analysé le développement et le potentiel reproductif de T. javanus, mais aussi son comportement de localisation de l’hôte. En parallèle, nous avons étudié l’organisation de la glande à venin et recherché les gènes transcrits dans cette glande, car le venin peut jouer un rôle dans la réussite du parasitisme.Nous avons décrit le développement de T. javanus, qui comprend trois stades larvaires : les deux premiers stades se développent à l’intérieur de la chenille, mais seule une partie du troisième stade est endoparasite. Nous avons montré que l’âge de la chenille de M. vitrata lors du parasitisme influence significativement la durée de développement de T. javanus (de l’œuf à l’adulte) ainsi que le potentiel reproductif de l’adulte femelle. T. javanus est une espèce synovigénique chez qui la maturation des œufs s’effectue graduellement après l’émergence. Toutefois, ni le sex ratio de la progéniture ni la longévité des adultes ne sont influencés par l’âge de l’hôte au moment du parasitisme.Nos résultats concernant le comportement de localisation de l’hôte ont montré que la femelle de T. javanus visite les bourgeons foliaires, les boutons floraux et la gousse sur la plante de niébé. La localisation de l’hôte est influencée par l’espèce de la plante infestée par la chenille de M. vitrata.Nos travaux ont permis de décrire la glande à venin de T. javanus qui est filiforme et en forme de Y. Au niveau ultrastructural, les cellules de la glande contiennent plusieurs canaux collecteurs ainsi que de nombreuses vésicules. L’étude du transcriptome a révélé que la moitié des séquences identifiées dans la glande à venin de T. javanus présentent de similarités avec certaines enzymes et protéines observées chez d’autres hyménoptères, parmi lesquels le plus fréquemment représenté est l’endoparasitoïde Microplitis demolitor Wilkinson (Hymenoptera: Braconidae). Nous avons également identifié une famille de protéines fortement exprimées dans la glande à venin de T. javanus qui sont similaires à des protéines du venin identifiées chez un hyménoptère ectoparasitoïde, Ampulex compressa (Fabr.) (Hymenoptera: Ampulicidae). Ces séquences ont été utilisées pour dessiner des amorces de PCR (polymerase chain reaction) permettant de détecter T. javanus de façon spécifique et reproductible à partir d’ADN génomique d’adulte de T. javanus et de la chenille de M. vitrata parasitée par la femelle de T. javanus.Ces résultats ont été discutés dans la perspective d’optimiser la production en masse de T. javanus au laboratoire et la méthode de lâcher, et de mettre en place un outil moléculaire pouvant permettre la détection du parasitoïde à partir de chenilles parasitées. La présente thèse représente une première documentation consacrée à la physiologie et la bioécologie de T. javanus. Cependant de nombreuses questions restent encore à aborder afin de pouvoir optimiser l’utilisation de T. javanus comme agent de lutte biologique en Afrique.

Maruca vitrata Fabricius (Lepidoptera: Crambidae) is one of the most important insect pests in West Africa causing severe damage to cowpea (Vigna unguiculata L. Walp. (Fabales: Fabaceae)). The pest alone can cause up to 80 % yield losses. Damage is done by caterpillars on flower buds, flowers and developing pods. To develop the biological control of M. vitrata in West Africa, a collaboration has been established between WorldVeg and IITA that resulted in the identification of one promising parasitoid species namely Therophilus javanus (Bhat & Gupta, 1977) (Hymenoptera: Braconidae). Because of a dearth of data concerning T. javanus biology, the present work was initiated to assess the suitability of T. javanus as a classical biological control agent against M. vitrata in West Africa.In order to help for decision making regarding the use of T. javanus as a biological control agent against the pod borer, my thesis focused on some biological parameters as egg production capacity in females, immature development, the impact of host stage on the adult life cycle and the ability of adult female to localize M. vitrata on infested host plant organs based on olfactory stimuli. I’ve also investigated the morphology, ultrastructural organization and the transcriptome of the venom gland in females, and designed a PCR method for detection of M. vitrata caterpillars parasitized by T. javanus.Our study has demonstrated that T. javanus is a synovigenic species that mature eggs gradually after emergence and that egg production in progeny is influenced by the size or instar of the caterpillar host at parasitism. T. javanus is a koinobiont endoparasitoid that has three larval instars: the first and the second instars are completed inside the host whereas the third instar is achieved outside the host. Development time and fecundity were influenced by the size or instar of the caterpillar at the moment of parasitism whereas mother longevity and progeny sex ratio were not influenced. The females explored different parts of the cowpea plant but invested more time for searching on the buds. Female attraction by M. vitrata-damaged host plants odors was impacted by the plants species. Odors released from M. vitrata-infested host plant parts were discriminated from non-infested parts in selected plants, cowpea and Tephrosia platycarpa Guill & Perr (Fabales: Fabaceae), respectively. Finally we have shown that the venom gland produces proteins with similarities with venom proteins from other hymenoptera, in particular with the endoparasitoid Microplitis demolitor Wilkinson (Hymenoptera: Braconidae). However, the highly transcribed sequences were related to venom proteins in the ectoparasitoid Ampulex compressa (Fabr.) (Hymenoptera: Ampulicidae). Primers designed based on the sequence of the most expressed venom protein in T. javanus allowed to discriminate adult T. javanus from other adult hymenoptera parasitoids. Similarly, parasitized M. vitrata caterpillar could be distinguished from non parasitized M. vitrata caterpillar.These findings are discussed in the frame of improving mass rearing of the parasitoid in laboratory, and optimizing release strategies, but also of developing an approach for investigation of the parasitoid establishment. This thesis represents the first documentation devoted to the physiology and bioecology of T. javanus. However, some questions still remain to be addressed in order to decide on the possibility of using T. javanus as biological control agent against M. vitrata in West Africa.