Du laboratoire au terrain, du mouvement à la dispersion : étude de la propagation des parasitoïdes du genre Trichogramma à différentes échelles spatiales et temporelles

From the laboratory to the field, from movement to dispersal : studying the spatial spread of parasitoids of the genus Trichogramma at different spatio-temporal scales

• Auteur / Autrice : Mélina Cointe
• Direction : Vincent Calcagno, Ludovic Mailleret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des interactions et écologie
• Date : Soutenance le 11/10/2023
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne Le Ralec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Le Ralec, Sara Magalhães, Emanuel Fronhofer, Delphine Legrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Le Ralec, Sara Magalhães

Mots clés

Mots clés contrôlés

Comportement animal

Dispersion

Trichogramma

Contrôle biologique

Mots clés libres

Comportement

Biocontrôle

Trichogramma

Dispersion

Étude expérimentale

Mouvement

Behaviour

Biocontrol

Trichogramma

Dispersal

Experimental study

Movement

Résumé

La dispersion revêt une importance capitale en écologie, déterminant non seulement la fitness des individus, mais aussi la génétique et la dynamique des populations, et la répartition des espèces. Elle est également reconnue comme un élément clé de la qualité des auxiliaires de biocontrôle. Pourtant, elle reste difficile à mesurer, notamment parce que les auxiliaires utilisés sont souvent de très petite taille. C'est notamment le cas de l'un des plus utilisés dans le monde, le trichogramme : une micro-guêpe parasitoïde mesurant moins de 0,5 mm, qui est mon organisme d'étude. Classiquement, la dispersion des auxiliaires est étudiée à l'aide de lâchers sur le terrain, mais ces derniers sont chronophages, coûteux, et les résultats sont très variables. Elle peut également être évaluée à l'aide d'expériences à petite échelle. Toutefois, ces dernières négligent d'importants processus à plus grande échelle, tels que les dynamiques de groupe. Par conséquent, l'évaluation correcte des paramètres de dispersion est souvent problématique et insuffisante dans les programmes de sélection pour le biocontrôle. Dans le cadre de cette thèse, j'ai étudié le mouvement et la dispersion de 17 souches de Trichogramma cacoeciae, espèce asexuée, à trois échelles spatio-temporelles. Mon travail a eu pour premier objectif la qualification et la quantification de proxys liés à la dispersion de ces souches à ces trois échelles. Le deuxième objectif de ma thèse a été d'évaluer s'il existait des corrélations entre les proxys évalués aux différentes échelles, dans le but de déterminer s'il est possible d'utiliser des mesures relatives à la propagation spatiale des individus au laboratoire pour approcher la dispersion exprimée sur le terrain. Afin de satisfaire à ces deux objectifs, j'ai tout d'abord, à partir d'expériences dans de petites arènes expérimentales d'une dizaine de centimètres, déterminé la vitesse moyenne des individus, leur taux d'activité et la sinuosité de leurs trajectoires sur quelques minutes. Dans des arènes en double spirale offrant un chemin de plusieurs mètres, j'ai obtenu une mesure directe du taux de dispersion spatiale (déplacements quadratiques moyens et coefficients de diffusion) des différentes souches de Trichogrammes sur plusieurs heures. Enfin, j'ai mesuré la dispersion à l'aide d'œufs sentinelles dans des conditions de terrain en effectuant des lâchers de Trichogrammes dans des rangées de poivrons cultivés en serres. Les expériences menées dans les petites arènes m'ont permis de mettre en évidence une variabilité intraspécifique exprimée sur les proxys calculés et leur variabilité selon des paramètres abiotiques comme la période de la journée ou la température. J'ai ensuite déterminé, avec l'arène en double spirale, l'existence de quatre profils de dispersion se distinguant suivant des phases d'accélération ou de ralentissement au cours de la journée. Les lâchers en serres m'ont permis d'identifier d'intéressantes corrélations entre dispersion et parasitisme à différentes hauteurs. Un objectif parallèle constituant l'ouverture de mon manuscrit, a été l'étude de traits d'histoire de vie classiquement utilisés pour la sélection des agents de biocontrôle, la fécondité et la longévité, et de discuter leur lien avec la dispersion. J'ai pour cela mesuré la longévité et la fécondité de chacune des 17 souches étudiées. Ces expériences montrent une influence positive de la présence d'œufs hôtes sur la longévité des femelles trichogrammes. Dans ce cadre expérimental, aucun trade-off n'est mis en avant entre longévité et fécondité. A l'aide des variables mesurées aux trois échelles étudiées, j'ai pu étudier la question du transfert d'échelle. J'en conclus qu'il est difficile d'établir des corrélations claires entre les échelles. J'en discute les raisons ainsi que les implications dans le domaine du biocontrôle. Le compromis avec la dispersion est abordé sous la forme d'une discussion.

Dispersal is of paramount importance in ecology, determining not only the fitness of individuals, but also the genetics and dynamics of populations, and the distribution of species. It is also recognized as a key factor in the quality of biocontrol agents. However, it remains difficult to measure, particularly when the insects used are very small. This is particularly true for one of the most used worldwide, the Trichogramma: a parasitoid micro-wasp measuring less than 0.5 mm, which I used as a study organism. Classically, dispersal of natural enemies is studied using field releases. But these are time-consuming and costly, and the results are highly variable. Dispersal can also be assessed using small-scale experiments. However, these neglect important larger-scale processes, such as group dynamics. As a result, the correct assessment of dispersal parameters is often complicated and insufficient in breeding programs for biocontrol. In my thesis, I studied the movement and dispersal of 17 strains of Trichogramma cacoeciae, an asexual species, at three spatio-temporal scales. The first objective of my work was to qualify and quantify proxies linked to the dispersal of these strains at these three scales. The second objective of my thesis was to assess whether correlations existed between the proxies evaluated at the different scales, with the aim of determining whether it is possible to use measures relating to the spatial spread of individuals in the laboratory to approximate the dispersal expressed in the field. In order to meet these two objectives, I first used experiments in small experimental arenas of around ten centimetres to determine the average speed of individuals, their activity rate and the sinuosity of their trajectories over a few minutes. In double-spiral arenas offering a path of several meters, I obtained a direct measurement of the rate of spatial dispersal (Mean Squared Displacement and diffusion coefficients) of different Trichogramma strains over several hours. Finally, I measured dispersal using sentinel eggs under field conditions by releasing Trichogramma individuals in rows of greenhouse-grown bell peppers. Experiments carried out in small arenas enabled me to highlight intraspecific variability expressed on calculated proxies and their variability according to abiotic parameters such as time of day or temperature. Using the double-spiral arenas, I then determined the existence of four dispersal profiles, distinguished by phases of acceleration or deceleration during the day. Greenhouse releases enabled me to identify interesting correlations between dispersal and parasitism at different heights. A parallel objective, constituting the opening of my manuscript, was to study life-history traits classically used for the selection of biocontrol agents, fecundity and longevity, and to discuss their link with dispersal. To this end, I measured the longevity and fecundity of each of the 17 strains studied. These experiments show a positive influence of the presence of host eggs on the longevity of female Trichogramma. In this experimental setting, no trade-off between longevity and fecundity was observed. Using the variables measured at the three scales studied, I was able to investigate the question of scale transfer. I conclude that it is difficult to establish clear correlations between the scales. I discuss the reasons for this, as well as the implications for biocontrol. The trade-off with dispersal is addressed in the form of a discussion.