La perturbation du comportement alimentaire des Hémiptères ravageurs : un levier pour favoriser la protection biologique des vergers

Disrupting the feeding behavior of Hemiptera pests : a lever to promote biological protection in orchards

• Auteur / Autrice : Thomas Denoirjean
• Direction : Arnaud Ameline, Géraldine Doury
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques et écologiques. Sciences Écologiques AgroÉcologie et Écophysiologie
• Date : Soutenance le 30/11/2022
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie et dynamique des systèmes anthropisés (Amiens ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvia Anton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Moreau, Hélène Gautier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvia Anton, François J. Verheggen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie agricole

Hémiptères

Mots clés libres

Lutte intégrée

Vergers

Interactions multi-Trophiques

Électro-Pénétrographie

Traits d'histoire de vie

Integrated Pest Managementehavior

Orchards

Multi-Trophic interactions

Electro-Penetrography

Life history traits

Résumé

La capacité à s'alimenter constitue un élément clef dans le succès de colonisation des plantes hôtes par les Hémiptères phloèmophages et dans un contexte agronomique, un potentiel facteur explicatif de la prolifération des ravageurs dans une culture. Dans ce travail de thèse, nous souhaitons donc évaluer si l'efficacité de différentes méthodes de contrôle des Hémiptères phloèmophages de vergers (Dysaphis plantaginea et Cacopsylla pyri), et plus particulièrement (1) de l'utilisation d'huiles essentielles, (2) du recours à des biopesticides et (3) de l'utilisation de plantes résistantes, peut être expliquée par les modifications du comportement alimentaire et plus globalement, par des modifications en termes de préférence et de performance du ravageur. Pour certaines de ces méthodes de contrôle nous avons aussi étudié leurs effets sur le troisième niveau trophique, et plus particulièrement les parasitoïdes, afin d'évaluer si elles pouvaient impacter la régulation des Hémiptères phloèmophages par les ennemis naturels. Le premier levier impliquant l'utilisation d'huiles essentielles a mis en avant des effets contrastés sur la préférence (orientation, comportement alimentaire) et la performance des insectes suivant le mode d'application (par diffusion dans l'air ou par injection dans le tronc) et aussi suivant l'insecte ciblé (D. plantaginea ou C. pyri). L'objectif lié au second levier était de caractériser les effets létaux et sublétaux de biopesticides bactériens (lipopeptides) sur deux espèces de pucerons (D. plantaginea et Aphis fabae) et à étudier ces effets sur le troisième niveau trophique. Les résultats ont révélé que les pucerons D. plantaginea ayant survécu à l'exposition des lipopeptides les plus aphicides (Surfactines) avaient une durée d'ingestion de sève plus importante que les pucerons non exposés, tandis que l'inverse était observé pour les pucerons A. fabae. Cependant, le comportement de sélection de l'hôte par les femelles parasitoïdes Aphidius matricariae n'a pas été impacté suite à l'exposition des pucerons A. fabae. Enfin, concernant le troisième levier il s'agissait d'étudier les effets de la résistance des pommiers sur la préférence et la performance de D. plantaginea en s'intéressant à Malus domestica (comparaison de variétés) et à l'espèces sauvage Malus sylvestris, contributrice de la domestication du pommier (comparaison de populations). Dans ce contexte de résistance des plantes, nous avons voulu comprendre dans quelle mesure le comportement alimentaire de D. plantaginea pouvait être un élément explicatif des effets bottom-up du pommier domestique sur les parasitoïdes. Nous avons aussi émis l'hypothèse qu'il existait un lien entre la structuration génétique des pommiers sauvages et le comportement alimentaire de D. plantaginea. Les résultats ont révélé que la résistance des pommiers domestiques et sauvages a eu peu d'effet sur la performance des pucerons D. plantaginea, bien qu'elle ait affecté leur comportement alimentaire. Tandis que le comportement alimentaire semblait en effet constituer un facteur explicatif des effets bottom-up des variétés de pommier domestique M. domestica sur les parasitoïdes Ephedrus cerasicola, le lien entre le comportement alimentaire de D. plantaginea et la structuration génétique des pommiers sauvages européens M. sylvestris est apparu plus faible. Ces travaux soulignent l'importance de l'étude du comportement alimentaire des Hémiptères phloèmophages pour valider ou infirmer l'efficacité de méthodes alternatives à l'utilisation de pesticides chimiques conventionnels dans le contrôle des ravageurs

Feeding ability is a key element in the successful colonisation of host plants by phloemophagous Hemiptera and, in an agronomical context, a potential explanatory factor of pest proliferation in a crop. In this thesis, we therefore wish to evaluate whether the effectiveness of different methods of controlling phloemophagous Hemiptera in orchards (Dysaphis plantaginea and Cacopsylla pyri), namely the use of (1) essential oils, (2) biopesticides and (3) resistant plants, can be explained by changes in feeding behaviour and, more globally, by changes in pest preference and performance. For some of these control methods we also studied their effects on the third trophic level, and more specifically on parasitoids, in order to assess whether they could impact the regulation of phloemophagous Hemiptera by natural enemies. The first lever involving the use of essential oils revealed contrasting effects on the preference (orientation, feeding behaviour) and performance of the insects depending on the mode of application (by diffusion in the air or by injection in the trunk) and also depending on the targeted insect (D. plantaginea or C. pyri). The objective related to the second lever was to characterise the lethal and sublethal effects of bacterial biopesticides (lipopeptides) on two aphid species (D. plantaginea and Aphis fabae) and to study these effects on the third trophic level. The results revealed that D. plantaginea aphids that survived exposure to the most aphicidal lipopeptides (Surfactins) had a longer duration of sap ingestion than unexposed aphids, while the reverse was observed for A. fabae aphids. However, the host selection behaviour of Aphidius matricariae female parasitoids was not impacted by the exposure of A. fabae aphids. Finally, for the third lever the purpose was to study the effects of apple resistance on the preference and performance of D. plantaginea by focusing on Malus domestica (comparison of varieties) and a contributor to apple domestication, the wild species Malus sylvestris (comparison of populations). In this context of plant resistance, we sought to understand to what extent the feeding behaviour of D. plantaginea could be an explanatory element for the bottom-up effects of domesticated apple on parasitoids. We also hypothesised there was a link between the genetic structuring of wild apple trees and the feeding behaviour of D. plantaginea. The results revealed that resistance in both domestic and wild apple trees had little effect on the performance of D. plantaginea aphids, although it did affect their feeding behaviour. While the feeding behaviour did indeed seem to be a factor explaining the bottom-up effects of M. domestica domestic apple varieties on Ephedrus cerasicola parasitoids, the link between the feeding behaviour of D. plantaginea and the genetic structuring of wild European apple trees M. sylvestris appeared weaker. This work underlines the importance of studying the feeding behaviour of phloemophagous Hemiptera to validate or invalidate the effectiveness of alternative methods to the use of conventional chemical pesticides in pest control