Adaptation des systèmes olfactifs de mouches des fruits Tephritidae à leur gamme de fruits hôtes

Adaptation of the olfactory system of Tephritidae fruit flies to their host fruit range

• Auteur / Autrice : Gaëlle Ramiaranjatovo
• Direction : Bernard Reynaud, Vincent Jacob
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie et évolution
• Date : Soutenance le 24/03/2023
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (Saint-Pierre, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Anne Gauvin-Bialecki
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Lebreton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Marie Cortesero, Emmanuelle Jacquin-Joly

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes-hôtes

Olfactométrie

Relations insecte-plante

Bactrocera dorsalis

Composés organiques volatils

Écologie chimique

Mots clés libres

Attractif

Bactrocera dorsalis

Composés volatils

Gc-Eag

Écologie chimique

Gc-Ms

Attractant

Bactrocera dorsalis

Volatile compound

Gc-Eag

Chemical ecology

Gc-Ms

Résumé

Les signaux olfactifs sont d’une importance cruciale pour la localisation d’hôte par les insectes, afin que ces derniers effectuent leurs besoins primaires nécessaires à leur survie et à celle de leurs progénitures. Les insectes s’orientent en détectant et discriminant les composés volatils émis par leurs hôtes via leurs organes olfactifs. La diversité d’information portée par les multiples composés volatils présents dans l’environnement contraint les insectes à utiliser des stratégies olfactives efficaces. Toutefois, ces stratégies demeurent peu connues pour les espèces à large gamme d’hôte comme les mouches des fruits Tephritidae. Cette famille d’insecte inclue des clades explorant diverses gammes d’hôtes, allant d’une gamme d’hôte plus large pour les espèces généralistes et une gamme d’hôte plus restreinte pour les espèces spécialistes. Ainsi cette thèse a comme objectif d’étudier comment les systèmes olfactifs des mouches des fruits se sont adaptés à la perception des fruits hôtes. Le travail effectué n’apporte pas seulement une connaissance fondamentale sur l’aspect évolutif de l’olfaction des insectes, mais sert également de guide pour la recherche d’attractifs pour plusieurs espèces d’insectes ravageurs. De plus, des développements de nouvelles méthodes en écologie chimique ont été réalisés au cours de cette thèse afin de mener à bien cette investigation. Cette thèse se concentre sur Bactrocera dorsalis, une espèce très compétitive et polyphage, et sur sept autres espèces de Tephritidae qui engendrent des impacts économiques importants sur les cultures fruitières et légumières dans les îles du sud-ouest de l’océan Indien. Les analyses des émissions volatiles de 28 espèces de fruits hôtes de mouches des fruits a permis d’identifier les contraintes évolutives associées à chaque composé des fruits. Nous avons mis en évidence l’existence de composés communs à plusieurs fruits et des composés spécifiques à une ou quelques espèces de fruits. Les analyses en électroantennographie triple (EAG3) et en chromatographie en phase gazeuse couplée à un détecteur d’électroanteannographie triple (GC-EAD3) effectué sur les différentes espèces de mouches des fruits mettent en exergue une corrélation négative entre les activités antennaires et la diversité des fruits émetteurs. Les tests comportementaux ont montré que Bactrocera dorsalis préfère les composés spécifiquement émis par quelques espèces de fruits aux composés communs entre les fruits lorsque ceux-ci sont présentés à faible concentration. L'hypothèse d’une adaptation à la polyphagie pour les espèces généralistes pourrait expliquer ces observations. Une perspective à cette étude est donc de tester le potentiel de piégeage d’un leurre combinant des composés communs de fruits avec quelques composés spécifiques afin d’augmenter la sensibilité olfactive et l’attractivité des mouches.

Olfactory signals are of crucial importance for host localization by insects, in order for them to perform their primary needs for survival and that of their offspring. Insects navigate by detecting and discriminating volatile compounds emitted by their hosts via their olfactory organs. The diversity of information carried by the multiple volatile compounds present in the environment constrains insects to use efficient olfactory strategies. However, little is known about these strategies for species with a wide host range such as the Tephritidae fruit flies. This family of insects includes clades exploring various host ranges, ranging from a wider host range for generalist species to a narrower host range for specialist species. Thus, this thesis aims to study how the olfactory systems of fruit flies have adapted to the perception of host fruits. The work carried out not only provides fundamental knowledge on the evolutionary aspect of insect olfaction, but also serves as a guide for the search for attractants for several insect pest species. In order to carry out this investigation, new methods in chemical ecology were developed during this thesis. This thesis focuses on Bactrocera dorsalis, a highly competitive and polyphagous species, and seven other species of Tephritidae that cause significant economic impacts on fruit and vegetable crops in the southwestern Indian Ocean islands. Analyses of the volatile emissions of 28 fruit fly host species allowed us to identify the evolutionary constraints associated with each fruit compound. We highlighted the existence of compounds shared between several fruits and compounds specific to one or a few fruit species. The triple electroantennography (EAG3) and gas chromatography coupled to a triple electroantennography detector (GC-EAD3) analyses carried out on the different species of fruit flies highlighted a negative correlation between the antennal activities and the diversity of the emitting fruits. Behavioural bioassays showed that Bactrocera dorsalis prefers compounds specifically emitted by a few fruit species to compounds common to all fruits when presented at low concentration. The hypothesis of an adaptation to polyphagy for generalist species could explain these observations. A perspective to this study is therefore to test the trapping potential of a lure combining shared fruit compounds with a few specific compounds in order to increase the olfactory sensitivity and attractiveness of the flies.