Poplar - woolly aphid (Phloeomyzus passerinii (Sign.)) interactions and processes leading to outbreak emergence and expansion

Comprendre les processus menant à l’émergence des insectes ravageurs indigènes, impliquant les interactions entre l’insecte, sa plante-hôte et son environnement, représente un enjeu scientifique majeur. Signalées depuis les années 1990 dans les peupleraies du Sud-Ouest de la France, les pullulations du puceron lanigère du peuplier, Phloeomyzus passerinii (Signoret) (Hemiptera : Aphididae), sont en constante expansion géographique. Nous avons adopté une approche pluridisciplinaire pour éclaircir la biologie de l’insecte et ses interactions avec l’hôte ainsi que pour déterminer si les pullulations étaient liées à des conditions environnementales favorisant des populations locales ou à l'expansion de populations méridionales. Une première approche, centrée sur les interactions peuplier-puceron a montré un comportement atypique du puceron traversant les cellules du parenchyme cortical pour atteindre son site d’alimentation localisé dans ce tissu. La résistance du peuplier affecte les performances du puceron de manière multifactorielle, mettant en évidence des propriétés antibiotique et antixénotique localisées dans le parenchyme après analyses par électropénétrographie. Une seconde approche modélisant le potentiel de croissance annuel des populations en conditions optimales a révélé que le réchauffement climatique et la composition génotypique des peupleraies auraient contribué à l’émergence des pullulations. Les risques seraient accrus dans le Nord pour un réchauffement de 1 °C. Enfin, une approche génétique retraçant l’histoire évolutive des populations du puceron a révélé une diversité génétique microsatellite assez élevée, avec 28 génotypes pour 44 individus analysés. On observe une certaine structure entre les régions populicoles, sans toutefois que l’on puisse négliger l’existence d’un flux génique entre les populations dû à une dispersion à longue distance. Ce travail apporte les bases de méthodes de prévision et prévention des risques.Understanding the processes leading to the emergence of indigenous insect pests, involving interactions between the insect, its host plant and its environment, represents a major scientific challenge. Reported since the 1990s in poplar stands of South-Western France, the outbreaks of the woolly poplar aphid, Phloeomyzus passerinii (Signoret) (Hemiptera: Aphididae), have been expanding geographically. We have adopted a multidisciplinary approach to clarify the biology of the insect and its interactions with its host, and to determine whether the outbreaks were related to environmental conditions promoting local populations or expansion of southern populations. One approach, focusing on poplar-aphid interactions has shown an atypical feeding behaviour of the aphid, crossing the cortical parenchyma cells to reach its feeding site located in this tissue. Aphids’ performances were affected by poplar resistance in many ways, which highlights antibiotic and antixenotic properties localized in the cortical parenchyma after electrical penetration graph analysis. In a second approach, a model simulating the annual growth potential of aphid populations in optimal conditions was developed. It has revealed that global warming and genotypic composition of poplar stands have contributed to the emergence of outbreaks. A warming of 1 °C may increase the risks in the North. Finally, a genetic approach drawing the evolutionary history of aphid populations shows a relatively high microsatellite genetic diversity, with 28 genotypes out of 44 individuals tested. There is some structure between poplar stand regions, but we can’t ignore gene flow between populations due to long-distance dispersal. This work has provided the basis for forecasting methods and risk prevention