DIRECTEUR DE THESE

Pierre-François Duyck

JURY

RESUME

Les insectes phytophages forment un groupe d’organismes très diversifié et la plupart sont considérés comme spécialistes. Les patrons de spécialisation des insectes vis à vis de leurs plantes hôtes dépendent en partie de leur capacité à interagir avec les plantes (niche fondamentale) et aux facteurs environnementaux modulant ces interactions et aboutissant aux observations en milieu naturel (niche réalisée). La spécialisation fondamentale est déterminée par l’évolution conjointe de deux traits : la performance des larves et la préférence des femelles.

Pour comprendre cette spécialisation, nous avons étudié une communauté de huit espèces de mouches des fruits (Diptera : Tephritidae) présentes à La Réunion.

Dans un premier temps, nous avons déterminé la niche réalisée de chaque espèce et montré que ces niches étaient structurées par la phylogénie des plantes avec D. demmerezi, D. ciliatus et Z. cucurbitae spécialistes des Cucurbitaceae, N. cyanescens spécialiste des Solanaceae et C. catoirii, C. capitata et C. quilicii généralistes attaquant des plantes de différentes familles. Après l’invasion de B. zonata en 2000, C. capitata et C. quilicii ont subi une réduction de leur gamme d’hôtes.

Dans un deuxième temps, nous avons déterminé la niche fondamentale de ces espèces (sauf D. ciliatus). Nous avons évalué les préférences des femelles en mesurant la fécondité de chacune d’entre elles sur une gamme de 29 fruits, puis nous avons testé l’existence d’une corrélation entre la préférence des femelles et la performance des larves (mother knows best hypothesis). Nous avons montré une corrélation positive chez spécialistes des Cucurbitaceae qui pondent sur les plantes pour lesquelles les larves survivent le mieux contrairement aux généralistes pondant et survivant sur une large gamme d’hôtes mais sans corrélation entre ces deux traits.

Enfin, la sélection de l’hôte par les femelles se faisant principalement grâce aux composés organiques volatils (COVs) émis par les fruits, nous avons montré que les fruits infestés par les généralistes ont pour point commun l’émission de COVs responsables de la maturation des fruits. Au contraire, les fruits de plusieurs Solanaceae émettent des COVs spécifiques suggérant la détection de ceux-ci par les femelles de N. cyanescens. Les Cucurbitaceae émettent des COVs abondants peu présents dans les autres familles suggérant une détection d’un mélange spécifique de ces COVs par les Tephritidae spécialistes des Cucurbitaceae.

DIRECTEUR DE THESE

Samuel Nibouche (CIRAD)

JURY

Bernard Reynaud, Université de La Réunion                               <wbr>                                   Président

Samuel Nibouche, CIRAD La Réunion                       <wbr>                                         Directeur de thèse

Brigitte Frérot, INRA  Versailles - Grignon                       <wbr>                           Co-directrice de thèse

Théodoor Turlings, Université de Neufchâtel                    <wbr>                              <wbr>            Rapporteur

Arnaud Ameline, Université de Picardie Jules Verne                                                   Rapporteur

Marie – Paule Gonthier, Université de La Réunion                       <wbr>                              <wbr>         Examinatrice

RESUME DE LA THESE

La Pyrale du Café, Prophantis smaragdina Butler (Lepidoptera: Crambidae: Spilomelinae), est un ravageur des cultures de café présent en Afrique subsaharienne. A La Réunion, P. smaragdina est le principal insecte ravageur de la culture du caféier ‘Bourbon Pointu’, café de haute qualité reconnu à l’échelle internationale. Le plan gouvernemental ECOPHYTO, ajouté aux enjeux environnementaux, contraignent les producteurs de café à réduire l’utilisation de pesticides qui est la seule solution efficace actuelle contre P. smaragdina. Cette thèse a été entreprise afin d’améliorer nos connaissances sur la bio-écologie et l’écologie chimique de P. smaragdina afin de développer une méthode de lutte biologique contre cet insecte. L’étude de la biologie a montré que la population de P. smaragdina était la plus importante au début de la période de fructification c’est-à-dire en janvier. Une corrélation positive entre la température et la densité de population a été montrée. Quatre parasitoïdes de P. smaragdina ont été identifiés à La Réunion. Parmi eux, Pristomerus rivier (Hymenoptera: Ichneumonidae) est révélé comme parasitoïde candidat pour une éventuelle lutte contre P. smaragdina par l’utilisation d’ennemis naturels. Les observations du comportement d’accouplement ont montré que, comme la plupart des lépidoptères hétérocères, la femelle attirait le mâle par l’émission d’une phéromone sexuelle. Quatre molécules suspectés de composer la phéromone femelle ont été identifiées par chromatographie en phase gazeuse couplé à la spectrométrie de masse (GC/MS). Les tests d’électroantennographie (EAG) ont montré que le composé majoritaire identifié induisait une réponse significative des antennes mâles, le faisant candidat pour être le composé majoritaire de la phéromone femelle de P. smaragdina. Les tests de piégeage au champ avec les composés identifiés n’ont, jusque-là, pas entrainé de captures, probablement à cause d’un composé mineur manquant ou d’un mauvais ratio de composés dans les pièges. Il est suggéré que le mâle P. smaragdina émet une phéromone pendant le comportement de cour. L’analyse GC/MS des composés volatiles de pinceaux androconiaux des mâles a mis en évidence cinq composés aromatiques. Les tests EAG des composés identifiés sur les antennes des mâles et des femelles suggèrent que le créosol pourrait jouer un rôle sur les comportements du mâle et de la femelle.

Directeur de thèse : Dominique Strasberg                         

Composition du jury :

Bernard Reynaud       Professeur, Université de La Réunion                      Président

Juliet Fall                    Professeur, Université de Genève                             Rapporteuse

Christoph Küffer        Professeur, Université de Zürich                               Rapporteur

Brian van Wilgen       Professeur, Stellenbosch University                          Examinateur

Alexandre Aebi          Maître de conférences, Université de Neuchâtel      Examinateur

Frédéric Chiroleu       Chercheur, CIRAD, UMR PVBMT, La Réunion    Encadrant

Résumé

Les invasions biologiques font partie des changements globaux qui contribuent à la perte de biodiversité. Les plantes invasives peuvent aussi provoquer des pertes économiques, notamment d’importants coûts pour leur contrôle. Dans l'archipel des Mascareignes plusieurs programmes de gestion ont été mis en place pour contrôler les espèces invasives. La perception du public sur les espèces invasives varie fortement entre les parties prenantes. En raison d’opinions divergentes sur la gestion des invasions, les travaux de recherche et de mise en œuvre de programme de lutte ont récemment généré des conflits d'usage. Ce travail de thèse a permis de conduire une étude pluridisciplinaire sur les dimensions socio-écologiques et économiques de la gestion de Rubus alceifolius, objet d'un programme de contrôle biologique à l’île de La Réunion. Nous avons mené une analyse économique des différentes options de gestion de R. alceifolius et des coûts futurs de son invasion. Nous avons évalué l’impact de la lutte biologique sur le rétablissement des espèces indigènes dans une aire protégée. Le succès économique et écologique du programme de contrôle biologique de R. alceifolius a été démontré dans les habitats d'altitude < 800 m. Afin de comprendre la raison des conflits entre les parties prenantes nous avons parallèlement développé un travail de recherche socio-anthropologique. Nous avons pu mettre en évidence des faiblesses dans le processus de prise de décision et de mise en œuvre collective de ce programme de lutte. Ces travaux de thèse mettent en exergue le besoin crucial d’identifier et d’impliquer les parties prenantes à toutes les étapes du programme de contrôle biologique.

Summary

Biological invasions contribute to the degradation of biodiversity globally. Invasive alien plants have impacted on natural resources management and have generated substantial costs of control and economic loss. Various management options have been put in place to control the level of invasions of targeted species. The public’s perception of invasive species varies among stakeholders. Controversies and conflicts emerged as a consequence of diverging opinions on the management of invasions. We conducted an inter-disciplinary study on the socio-ecological and economic dimensions related to the management of the invasive Rubus alceifolius, following a biological control programme in Réunion Island (France). Firstly, we carried out an economic analysis of the management options for R. alceifolius with future scenario on the cost of invasion. Secondly we assessed the impact of the recovery of native species post biological control. Thirdly a socio-anthropological investigation to understand the rationale behind controversies amongst stakeholders, was investigated. Lastly, a gap-analysis of the policy framework corresponding to a biological control programme was conducted. We found that the biological control programme of R. alceifolius was successful within the elevation limit of 800 m, from both an economic and ecological perspective. Given the shortfall in the decision-making process and implementation, this study demonstrated the crucial need to identify and involve stakeholders in all stages of a biological control programme. We concluded with key recommendations for successful biological programmes.