Écologie chimique inverse appliquée aux récepteurs olfactifs de l'insecte ravageur des cultures Spodoptera littoralis : vers des stratégies innovantes en protection des cultures

Reverse chemical ecology applied to odorant receptors in the crop pest insect Spodoptera littoralis : towards innovative strategies in crop protection

• Auteur / Autrice : Gabriela Caballero Vidal
• Direction : Emmanuelle Jacquin-Joly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 25/05/2020
• Etablissement(s) : Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....) - AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvia Anton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvia Anton, Claudio Lazzari, Nicolas Montagné, Paul-André Calatayud, Ted Turlings
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvia Anton, Claudio Lazzari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régulation (biologie)

Recherche

Analyse

Substances sémiochimiques

Lutte contre

Insectes nuisibles

Mots clés libres

Spodoptera littoralis

Ravageurs

Chenille

Sémiochimiques

Récepteur olfactifs

Transcriptome

Électrophysiologie

Modélisation in silico

Comportement

Spodoptera littoralis

Crop pest

Caterpillar

Semiochimicals

Odorant receptors

Transcriptome

Electrophysiology

In silico modeling

Behavior

Résumé

Les insectes détectent, grâce à leurs récepteurs olfactifs (OR), une diversité de composées volatils présents dans l’environnement, qu’ils utilisent pour des activités vitales comme l’identification des sources de nourritures et des partenaires sexuels. Identifier des sémiochimiques qui ont un effet attractif ou répulsif est un enjeu pour manipuler le comportement des insectes nuisibles à des fins de biocontrôle. Appliquées aux Lépidoptères, de telles stratégies visent essentiellement les adultes, alors que le stade ravageur est principalement la chenille.Ainsi mon travail de thèse a consisté à rechercher des sémiochimiques actifs sur le comportement des chenilles chez un ravageur modèle, la noctuelle Spodoptera littoralis, en mettant en œuvre une approche d’écologie chimique inverse à partir des OR. Tout d’abord, une étude transcriptomique a permis d’identifier le répertoire des gènes chimiosensoriels exprimés chez la chenille. Nous avons ensuite étudié la fonction de certains récepteurs en utilisant un système d’expression hétérologue in vivo chez la drosophile, afin d’identifier quels sont les volatils détectés par l’insecte. Enfin, nous avons combiné des approches de modélisation in silico ligand-ciblée, des analyses fonctionnelles in vivo chez la drosophile et des tests comportementaux, afin d’identifier de nouveaux ligands des OR ciblés actifs sur le comportement.Ce travail a permis de valider l’utilisation des OR pour accélérer de découverte de nouveaux sémiochimiques actifs sur les comportements qui, à terme, pourraient servir au bioncontrôle des chenilles herbivores. Les données obtenues apportent également des connaissances fondamentales dans le domaine de la neurobiologie et de l’éthologie des larves.

Insects detect, via their odorant receptors (OR), a variety of volatile compounds found in the environment and use them to carry out vital activities such as identifying food sources and sexual partners. The identification of attractive or repellent semiochemicals that interfere with crop pest behaviors is a major issue for their biocontrol. Yet, their application for the control of pest Lepidoptera mainly targets adults, whereas the caterpillars represent the feeding stage.In this context, my work consisted in searching semiochemicals active on the behavior of caterpillars in a model crop pest, the moth Spodoptera littoralis, using a reverse chemical ecology targeting the larval ORs. First, a transcriptomic study allowed us to identify the repertoire of chemosensory genes expressed in the larva. Then, the function of some ORs was determined via their heterologous expression in Drosophila, in order to identify which olfactory cues are detected by larvae. Last, we combined in silico ligand-targeted modeling, functional analyzes of ORs expressed in Drosophila and behavioral assays to identify new ligands for the targeted ORs that are active on the larval behavior.This work validates the use of ORs as targets to accelerate the discovery of new semiochemicals active on behaviors, which, in the long term could be used for the bioncontrol of herbivorous caterpillars. The data obtained also provide fundamental knowledge in the field of neurobiology and the ethology of larvae.