Lutte biologique contre la plante envahissante Rubus alceifolius (Rosaceae) par Cibdela janthina (Hymenoptera : Argidae) à La Réunion : Biologie et modélisation mathématique des interactions sous contrainte altitudinale

Mathieu Alexandre. 2015. Lutte biologique contre la plante envahissante Rubus alceifolius (Rosaceae) par Cibdela janthina (Hymenoptera : Argidae) à La Réunion : Biologie et modélisation mathématique des interactions sous contrainte altitudinale. Saint-Denis : Université de la Réunion, 277 p. Thèse de doctorat : Biologie des populations : Université de la Réunion

Titre anglais : Biological control of the invasive plant Rubus alceifolius (Rosaceae) by Cibdela janthina (Hymenoptera˸ Argidae) in La Réunion island : Biology and mathematical modeling of interactions along altitudinal gradient

Encadrement : Reynaud, Bernard ; Dumont, Yves

Résumé : Les plantes exotiques envahissantes altèrent fortement le fonctionnement des communautés et des écosystèmes naturels. La lutte biologique classique par conservation est un moyen écologique pour rétablir l'équilibre et contrôler les effets d'une invasion biologique. La tenthrède Cibdela janthina Klug (Hymenoptera : Symphyta : Argidae), originaire de Sumatra en Indonésie, a été introduite à La Réunion (France, Océan Indien) en 2007 pour contrôler la vigne marronne Rubus alceifolius Poiret (Rosaceae), une des plantes exotiques les plus envahissantes sur l'île. Notre étude s'inscrit dans la phase de suivi post-lâcher du programme de lutte biologique contre R. alceifolius à La Réunion. Nous avons étudié les interactions entre l'agent de lutte biologique et sa plante hôte afin d'élaborer un modèle de dynamique " insecte–plante " qui a permis de rendre compte de l'impact de C. janthina sur les populations de R. alceifolius sur le long terme en fonction de l'altitude à La Réunion. Nous avons caractérisé les traits d'histoire de vie majeurs de l'agent, à savoir l'influence de la température sur la durée de développement et la survie de ses stades pré-imaginaux, le comportement d'oviposition des femelles adultes, la fécondité et la consommation foliaire des larves. À partir des connaissances déjà acquises, des observations et des données de terrain, nous avons développé deux types de modèles, un modèle stochastique de dynamique de l'agent et un modèle déterministe de dynamique des deux populations, basé sur des équations différentielles ordinaires avec ou sans retard. Les résultats obtenus sur l'influence de la température sur la survie et le développement de C. janthina ainsi que les simulations et les analyses de sensibilité du modèle de dynamique des populations nous ont permis de déterminer que le succès de C. janthina dépend essentiellement de son taux intrinsèque de croissance lui-même fonction de la température et des phénomènes de migrations des adultes. Notre étude souligne l'intérêt de développer des modèles mathématiques, non seulement parce qu'ils permettent de synthétiser des systèmes complexes, mais aussi, parce qu'à travers l'analyse et la simulation de ces modèles, on obtient des informations qui permettent de déterminer quels sont les paramètres importants à étudier, et/ou d'aider à l mise en place de nouvelles expériences. Cette étude contribue également à améliorer les méthodologies qui pourront être utilisées dans le cadre de futurs programmes de lutte biologique contre des plantes envahissantes à La Réunion, et ailleurs dans le monde.

Résumé (autre langue) : Exotic plant invasion pose a severe threat to the conservation of natural ecosystems. Biological control is an ecological method to slow the spread and the impact of biological invasions. The sawfly Cibdela janthina Klug (Hymenoptera: Symphyta: Argidae), native to Sumatra (Indonesia), was introduced in La Réunion (France, Indian Ocean) in 2007 to control the giant bramble Rubus alceifolius Poiret (Rosaceae), one the most invasive plants on this island. Our study is part of the post-release phase of the biological control program against R. alceifolius in La Réunion. We studied the interactions between the biological control agent and its host-plant in order to build an insect-plant model that allows understanding of C. janthina long term impact on R. alceifolius populations in altitude in La Réunion. We examined major life history traits of the agent, including the influence of temperature on the development duration and survival of its pre-imaginal stages, oviposition behavior, fecundity and leaf consumption of larval instars. Based on our knowledge, observations, and data, we have built two kinds of models: a stochastic model describing the agent dynamics alone and a coupled deterministic model based on ordinary differential equations with or without delay. The results on the influence of temperature on survival and development of C. janthina, simulations and sensitivity analysis on the deterministic model allowed us to determine that the success of C. janthina was related to its temperature-dependent intrinsic growth rate as well as its migration patterns. This study emphasizes the usefulness of mathematical models not only because they help us to synthetize a complex system, but, through theoretical analysis and numerical simulations, to highlight parameters of biological importance and to set-up new experiments to improve our knowledge. We also believe that this thesis bring new methodologies to improve or to propose new biological control programs against weeds in La Réunion, and in other places around the world.

Mots-clés Agrovoc : Rubus, lutte biologique, espèce exotique envahissante, altitude, facteur lié au site, méthode de lutte, développement biologique, modèle mathématique, agent de lutte biologique, arthropode auxiliaire, relation hôte parasite, dynamique des populations

Mots-clés géographiques Agrovoc : La Réunion, France

Mots-clés libres : Cibdela janthina, Rubus alceifolius, Lutte biologique, Plante envahissante, Traits d’histoire de vie, Interaction plante-insecte, Modélisation de dynamique des populations

Classification Agris : H60 - Mauvaises herbes et désherbage
U10 - Informatique, mathématiques et statistiques

Auteurs et affiliations

• Mathieu Alexandre, CIRAD-BIOS-UMR PVBMT (REU)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/606840/)

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