Evaluation et modélisation du taux de libération à partir de diffuseurs pour le biocontrôle et développement d'une méthode de mesure de phéromones dans l'air ambiant

Evaluation and modeling of release rates from biocontrol diffusers and development of a method for measuring pheromones in ambient air.

• Auteur / Autrice : Manon Dat
• Direction : Valerie Desauziers, Herve Plaisance
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 28/06/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (Pau)
• Jury : Président / Présidente : Jerôme Casas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Simon, Georges Lognay, Valérie Desauziers, Hervé Plaisance, Sylvain Bourrigaud
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Simon, Georges Lognay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phéromones

Chromatographie

Composés organiques volatils

Air -- Analyse

Mots clés libres

Analyse de l'air

Composés organiques semi-Volatils

Techniques chromatographiques

Phéromones

Modélisation

Air analysis

Semi-Volatile organic compounds

Chromatography

Pheromones

Modeling

Résumé

Pour répondre à l'objectif national de réduction des pesticides dans l'agriculture, les stratégies de lutte employées dans le biocontrôle comme la confusion sexuelle sont privilégiées. La clef de la réussite dans l'application de cette stratégie nécessite un dispositif de relargage contrôlé de phéromone pour maintenir une concentration suffisante et constante dans l'air pendant la période d'activité du ravageur (plusieurs jours à plusieurs mois). Différents traitements et technologies ont été mis au point notamment par M2i Group où la phéromone est encapsulée dans une matrice solide appelée ''Press''. Cependant, divers inconvénients subsistent concernant les diffuseurs actuels tels que la difficulté à maintenir un taux de libération de phéromone suffisant sur une période prolongée ainsi que la difficulté d'évaluation des concentrations autour du diffuseur. Par conséquent, le mode d'action du ou des composé(s) sur les insectes cibles et la relation dose/réponse sont souvent mal connus. Ainsi, pour répondre à ces problématiques, la cinétique de libération de la phéromone à partir du diffuseur a été étudiée à la fois sur le terrain, en extrayant et en quantifiant la phéromone restante dans le diffuseur et en laboratoire, et par des tests en chambre d'émission dans des conditions contrôlées. Les résultats ont conduit au développement d'un modèle prédictif à partir d'une phéromone modèle (similaire à la phéromone sexuelle de Lobesia botrana) et de la formulation Press. Il permet de décrire la libération de la phéromone à partir de la matrice en fonction de facteurs abiotiques (température, vitesse d'air) et géométriques du diffuseur. De plus, le développement d'un échantillonnage actif sur cartouches de Tenax TA suivi d'une thermodésorption et analyse en GC-MS a permis de déterminer des concentrations de phéromone entre 16 ng/m3 et 0,1 µg/m3 dans l'air après la pose de diffuseur sous une serre. Ainsi, le taux de libération de phéromones par diffuseur (1,6 mg/jour) se trouve être bien au-dessus de la quantité émise par une femelle du ravageur Lobesia botrana qui est de 7,2 ± 0,1 ng/jour et donc permet la confusion sexuelle. Enfin, grâce à ces travaux, une corrélation a été démontrée entre le taux d'émission et les concentrations dans l'air. Ainsi, les niveaux de concentration régnant dans un espace traité peuvent être simplement déterminés en exploitant l'enregistrement des paramètres environnementaux température et vitesse d'air, et en estimant le taux d'émission par le modèle. L'ensemble de ces travaux met en évidence des pistes d'optimisation pour M2i group sur la répartition et le nombre de diffuseurs par hectare mais aussi sur l'optimisation des systèmes de diffusion pour induire le leurre désiré.

To meet the national objective of reducing the use of pesticides in agriculture, biocontrol strategies such as mating disruption are favored. The key to the successful application of this strategy is a controlled release of pheromone to maintain a sufficient and constant concentration in the air during the pest's period of activity (several days to several months). Various treatments and technologies have been developed, notably by M2i Group, where the pheromone is encapsulated in a solid matrix called ''Press''. However, there are still a few drawbacks to current dispensers, such as the difficulty of maintaining a sufficient release rate over an extended period, and the difficulty of assessing the concentrations around the dispenser. As a result, the mode of action of the compound(s) on target insects and the dose/concentration relationship are often poorly understood. To address these issues, the release kinetics of the dispenser were studied both in the field, by extracting and quantifying the pheromone remaining in the dispenser, and in the laboratory, using emission chamber tests under controlled conditions. The results led to the development of a predictive model based on a model pheromone (close to the structure of the pheromone of the butterfly Lobesia botrana) which describes the release of the pheromone from the matrix as a function of abiotic factors (temperature, air velocity) and diffuser geometry. In addition, the development of an active sampler on Tenax TA cartridges, followed by GC-MS thermodesorption analysis, enabled us to determine concentrations ranging from 16 ng/m3 to 0.1 µg/m3 in the air after diffuser installation in a greenhouse. Thus, the rate of pheromone release per diffuser (1.6 mg/day) is above the quantity emitted by a female of the pest Lobesia botrana, which is 7.2 ± 0.1 ng/day, thus enabling mating disruption. Thanks to this work, a correlation was demonstrated between emission rates and air concentrations. Concentration levels in a treated area can therefore be determined simply by recording environmental parameters (temperature and air speed) and estimating the emission rate by using the model. All this work make possible optimization to M2i group strategy, not only in terms of the distribution and number of diffusers per hectare, but also in terms of optimizing the diffusion systems to induce the desired lure.