Estimation du risque d’invasion d’arthropodes de quarantaine: rôle du climat, de l’histoire évolutive et des traits d’histoire de vie

Quarantine pests' invasion risk assessment: role of climate, evolutionnary history and life-history traits

• Auteur / Autrice : Martin Godefroid
• Direction : Jean-Pierre Rossi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EERGP - Écologie, Evolution, Ressources Génétique, Paléobiologie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 15/12/2015
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CBGP - Centre de Biologie et de Gestion des Populations
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Rasplus, Jean-Claude GRéGOIRE, Alain Roques, Marie-Anne Auger-rozenberg, Elisabeth Fournier, Alexandre Aebi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Claude GRéGOIRE, Alain Roques

Mots clés

Mots clés libres

Invasions biologiques

Arthropodes ravageurs

Outils prédictifs

Approche intégrative

Phylogénie

Phylogéographie

Biological invasion

Pest

Arthropod

Predictive tools

Integrative approach

Phylogeny

Résumé

Les modèles corrélatifs d'aire de distribution d'espèces sont des outils largement utilisés pour prédire les aires de répartition potentielle de bioagresseurs envahissants. Ces modèles combinent des données d'occurrence et des données environnementales pour décrire la niche écologique des espèces. Ces modèles sont généralement construits en incluant l'ensemble des occurrences disponibles pour l'organisme considéré bien qu'une grande partie des espèces, telles qu'elles sont décrites actuellement, (i) englobent des entités intraspécifiques qui peuvent présenter des risques d'invasion différents et/ou (ii) ont des aires de répartition qui ne constituent qu'un sous-ensemble de leurs niches fondamentales. Pourtant, ces deux sources d'incertitude peuvent respectivement mener à une sur- ou une sous-estimation des aires de répartition prédites et à la mise en place de plans de gestion inadaptés. Dans ce travail, nous avons étudié un grand nombre de bioagresseurs d'importance agronomique, dont la majorité appartient à la liste des espèces de quarantaine pour l'Europe (des scolytes du genre Dendroctonus Erichson, des mouches des fruits de la famille Tephritidae Newman, la processionnaire du pin Thaumetopoea pityocampa Den. & Schif. et le phylloxéra de la vigne Daktulosphaira vitifoliae Fitch). Dans un premier temps, nous avons testé si les niches climatiques des lignées phylogéographiques de ces bioagresseurs diffèrent et avons étudié dans quelle mesure la diversité génétique a joué un rôle dans leur succès d'invasion. Nous avons ensuite reconstruit l'histoire évolutive du genre Dendroctonus avec des marqueurs de type ''RAD'' (Restriction-Site Associated DNA markers) et intégré cette information évolutive dans nos estimations de risques d'invasion. Ce travail offre des prédictions d'aire de répartition qui seront utiles à la gestion des arthropodes envahissants, et permet de mieux comprendre les mécanismes qui expliquent la structure géographique de la diversité génétique des espèces. Nos résultats indiquent que le rang taxonomique de l'espèce n'est probablement pas toujours le plus adapté pour construire les modèles d'aire de distribution et la mise en place de mesures de gestion des bioagresseurs.

Correlative species distribution models (SDMs) are widely used to predict potential distributions of pests in new geographical spaces and/or under global climate change scenarios. SDMs link species occurrences and environmental data to depict their niches. These bioclimatic models are usually calibrated with all species occurrences without accounting the fact that (1) intraspecific entities may differ in ecological niche and/or (2) the geographic distribution of a pest may only constitute a subset of its fundamental niche. Moreover, these factors may generate large uncertainty in predictions and lead to over- or underestimation of potential distributions. In this work, we studied different pests, most of them included in the European list of quarantine species (bark beetles belonging to the genus Dendroctonus Erichson, true fruit flies belonging to the family Tephritidae Newman, the pine processionary moth Thaumetopoea pityocampa Den. & Schif. and the grape phylloxera Daktulosphaira vitifoliae Fitch). We firstly investigated whether phylogeographic lineages within these species show different climatic niches and whether this genetic diversity played a role during invasions of these pests. Then, we reconstructed the evolutionary history of the genus Dendroctonus with RAD markers (Restriction-Site Associated DNA markers) and integrated this information in our invasion risk analyses. This work provides predictions of potential distribution of a large number of pests and help understanding geographical drivers of geographical genetic diversity. Our work highlights that species level is not always the most adequate taxonomic unit to take into account in invasion management.