Importance des interactions multitrophiques dans les agrosystèmes pour la mise au point d'une lutte biologique contre une espèce invasive

Chailleux Anaïs. 2013. Importance des interactions multitrophiques dans les agrosystèmes pour la mise au point d'une lutte biologique contre une espèce invasive. Nice : Université Nice Sophia Antipolis, 289 p. Thèse de doctorat : Biologie des interactions et écologie : Université Nice Sophia Antipolis

Titre anglais : Importance of multi-trophic interactions in agro-ecosystems for the development of biological control programs against an invasive species

Encadrement : Wajnberg Eric

Résumé : Les interactions multi-trophiques jouent un rôle clé dans la structuration des agrosystèmes et régissent la dynamique des populations qui les composent. Dans le cadre de la lutte biologique, les populations de ravageurs sont contrôlées par ces interactions. Quand une espèce exotique envahit l'agrosystème, cela déstabilise l'équilibre préexistant et peut, via des interactions directes ou indirectes, modifier le contrôle biologique des espèces autochtones. D'autre part, l'efficacité des auxiliaires envisagés pour lutter contre l'espèce invasive va aussi dépendre des interactions au sein de l'agrosystème. En France, depuis 2008, l'agrosystème constitué par la culture de tomates sous serre est perturbé par l'arrivée d'une espèce invasive originaire d'Amérique latine : Tuta absoluta (Gelechiidae). La chenille mineuse provoque de graves défoliations des plants de tomate et attaque aussi les fruits. Les agents de lutte majoritairement utilisés en tomates sous serre en France sont un prédateur omnivore, Macrolophus pygmaeus (Miridae), initialement utilisé contre diverses espèces de ravageurs, notamment les aleurodes, ainsi que le parasitoïde oophage Trichogramma achaeae. Le prédateur M. pygmaeus s'est avéré capable de consommer les oeufs et, plus rarement, les jeunes stades larvaires de T. absoluta. L'objectif de cette thèse fut (i) d'étudier la perturbation des interactions liée à l'invasion, (ii) de rechercher de nouveaux auxiliaires autochtones, puis (iii) d'évaluer l'efficacité de ces auxiliaires lorsqu'ils sont intégrés dans l'agrosystème. Nous avons montré que de nouvelles interactions sont apparues suite à l'invasion, notamment la compétition apparente entre les aleurodes et T. absoluta en présence de M. pygmaeus. Dans un second temps, nous avons recherché de nouveaux auxiliaires, en se focalisant d'abord sur les trichogrammes, Trichogramma achaeae étant déjà commercialisé contre T. absoluta en France. Une souche de trichogramme plus efficace et ayant la capacité de se mettre en diapause ou en quiescence était recherchée. Les expérimentations de laboratoire et de terrain n'ont pas permis de mettre en évidence un trichogramme plus intéressant que celui déjà commercialisé. De plus, nous avons observé une prédation intra-guilde de M. pygmaeus sur les trichogrammes juvéniles i.e. oeufs parasités, et nous avons montré que T. absoluta n'était pas un hôte approprié pour ces parasitoïdes. Même si les oeufs de T. absoluta permettent la production de générations filles, l'impact de ces générations en serre dans des conditions réalistes était négligeable. Les trichogrammes ne s'installant pas sur la culture, les études concernant les parasitoïdes oophages se sont arrêtées là et nous nous sommes intéressés aux parasitoïdes larvaires. En partenariat avec une équipe espagnole (IRTA), la biologie de deux parasitoïdes larvaires a été étudiée et a souligné l'intérêt de Stenomesius japonicus (Eulophidae) en tant que potentiel agent de lutte biologique contre T. absoluta. Malgré les interactions négatives subies par le parasitoïde (compétition pour la ressource et cléptoparasitisme), des expérimentations sous serre en conditions réalistes ont montré que le prédateur et le parasitoïde larvaire pouvaient coexister pendant plusieurs mois. L'effet de l'addition dans l'agrosystème d'une proie alternative pour le prédateur omnivore sur l'exclusion du parasitoïde a ensuite été évalué. Cette étude a prouvé, elle aussi, que le parasitoïde était capable de se maintenir dans la culture, même en présence d'autres proies pour le prédateur. Ce travail de thèse a donné des pistes prometteuses pour le contrôle biologique de T. absoluta en Europe grâce à des espèces autochtones. Il a clarifié les interactions multi-trophiques en jeu dans l'agrosystème étudié et a mis en évidence le rôle des interactions dans le succès ou l'échec des programmes de lutte biologique.

Résumé (autre langue) : Multi-trophic interactions play a key role in structuring agro-ecosystems and regulating arthropod population dynamics. In the context of biological control, such interactions are crucial because trophic links are used to maintain pest populations at low levels in crops. When an alien pest invades an agrosystem, it often destabilizes pre-existing multi-trophic interactions and it could disturb, via direct or indirect interactions, the biological control of indigenous pest species. In addition, the effectiveness of potential natural enemies to control invasive species also depends on the interactions within the agro-ecosystem. Since 2008, in Europe, the tomato agro-ecosystem is disrupted by the invasive South American tomato leafminer, Tuta absoluta (Gelechiidae). This leafminer causes severe defoliation of tomato plants and also attacks fruits. The indigenous biocontrol agents mainly used in France to control this pest are the omnivorous predator, Macrolophus pygmaeus (Miridae) and the oophagous parasitoid Trichogramma achaeae (Trichogrammatidae). The predator was initially used to control various prey, mainly whiteflies, but also feeds on eggs of T. absoluta. The objective of the PhD was (i) to study the possible disruptions of biotic interactions owing to the recent invasion by T. absoluta in Europe, (ii) to identify local natural enemies attacking T. absoluta, (iii) to evaluate their effectiveness against T. absoluta when integrated into the agro-ecosystem. We showed that new interactions occurred after the arrival of T. absoluta, mainly apparent competition between whiteflies and T. absoluta, in presence of M. pygmaeus. We recorded possible new biocontrol agents and focused first on Trichogramma parasitoids, as Trichogramma achaeae was promptly commercialized against T. absoluta in France. More effective Trichogramma strains and ones having the ability to diapause or quiescence were researched. Laboratory and field experiments failed to detect promising Trichogramma strains. In addition, intraguild predation of M. pygmaeus on parasitoid juveniles i.e. parasitized eggs, was observed and we demonstrated that T. absoluta was not a suitable host for Trichogramma parasitoids. The impact of T. absolutadeveloped parasitoid generations on the pest was negligible under greenhouse conditions. Therefore, further studies switched on parasitoids of larval stages of T. absoluta. In partnership with IRTA (Spain), we demonstrated the importance of Stenomesius japonicus (Eulophidae) as a possible biological control agent against T. absoluta. The parasitoid was able to reproduce on T. absoluta over several generations under laboratory and greenhouse conditions. Laboratory studies showed that, in addition to the resource competition, the parasitoid would suffer kleptoparasitism from the predator M. pygmaeus in the tomato agro-ecosystem. Such interactions would increase the risk of the larval parasitoid exclusion of the tomato crops. However, further greenhouse experiments demonstrated that the predator and the larval parasitoid can coexist for several months. Moreover, the presence of an alternative prey for the omnivorous predator (whitefly) in the agro-ecosystem did not prompt larval parasitoid exclusion, and the parasitoid remained in the crop even in the presence of other prey for the predator. Taken as whole, this work provided promising ways for developing sustainable biological control of T. absoluta in Europe using indigenous natural enemy. We highlighted the importance of multitrophic interactions in the studied agro-ecosystem and clarified the role of interactions in the success or failure of biological control programs.

Mots-clés Agrovoc : culture sous abri, serre, tomate, lutte biologique, prédateur, Macrolophus, Trichogramma, agroécologie, agroécosystème, pratique culturale, système de culture, Tuta absoluta

Mots-clés géographiques Agrovoc : France, Europe

Mots-clés complémentaires : Macrolophus pygmaeus, Trichogramma achaeae

Classification Agris : H10 - Ravageurs des plantes
F40 - Écologie végétale
F08 - Systèmes et modes de culture

Champ stratégique Cirad : Axe 1 (2005-2013) - Intensification écologique

Auteurs et affiliations

• Chailleux Anaïs, Université Nice Sophia Antipolis (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/587172/)

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