Ecologie chimique de l'interaction colza - méligèthe : vers de nouvelles stratégies de contrôle des insectes ravageurs ?

Au cours du processus coévolutif qui lie les plantes et les insectes phytophages depuis plus de 400 millions d’années, les plantes ont développé de multiples systèmes de défense contre ces ennemis. Dans un contexte agronomique, manipuler ces systèmes au moyen de la sélection pourrait contribuer à réduire les dommages causés par les insectes ravageurs, en augmentant la résistance naturelle des plantes. Cette stratégie se heurte cependant à des contraintes très fortes – à la fois logistiques et conceptuelles – lorsqu’il s’agit de l’appliquer aux insectes. Après avoir détaillé ces contraintes, qui relèvent du processus de phénotypage nécessaire à toute sélection, nous proposons une démarche alternative aux méthodes classiques. Celle-ci vise à identifier des traits-clés de la plante qui modulent son interaction avec le ravageur. Si de tels traits sont identifiés et validés expérimentalement, ils permettront ensuite de conduire la sélection sans nécessiter d’insecte. Nous avons testé cette démarche dans un système composé du colza (Brassica napus), l’une des principales cultures oléagineuses au niveau mondial, et du méligèthe du colza (Meligethes aeneus), un ravageur majeur de cette plante. Le méligèthe est un coléoptère pollinivore univoltin dont les adultes sont généralistes, mais qui ne pondent que sur certaines plantes de la famille des brassicacées (les larves sont donc spécialistes). Les dégâts agronomiques sont causés par les adultes qui, avant que la floraison ne démarre, détruisent les boutons floraux pour atteindre le pollen qu’ils contiennent. Les femelles pondent leurs oeufs également dans des boutons floraux. Quatre étapes cruciales de l’interaction ont été étudiées : l’attraction à distance, l’alimentation des adultes, la production et la ponte des oeufs, et le développement larvaire. Pour ce faire, six génotypes de colza ont été comparés dans une série d’expérimentation au laboratoire. La mise en relation des résultats de préférence/performance de l’insecte avec des profilages métaboliques larges de tissus floraux cibles a permis d’identifier des traits-clés candidats. Les conclusions principales de ce travail sont (i) que la composition biochimique du périanthe est déterminante dans la stimulation de l’alimentation des adultes, et que cette stimulation pourrait être largement sous l’influence d’un petit nombre de composés dont le saccharose ; (ii) que cette stimulation détermine de façon majeure, par un effet domino, la production d’oeufs en contraignant l’ovogenèse ; (iii) que la qualité nutritionnelle du pollen impacte à la fois les larves et les adultes, et que cette qualité pourrait être déterminée en bonne partie par la concentration en amidon et en certains glucosinolates (des métabolites secondaires typiques de quelques familles végétales dont les brassicacées). La combinaison des différents résultats obtenus permet également de proposer des hypothèses plus générales, parmi lesquelles le fait que le contexte agronomique dans lequel l’interaction a lieu ait largement influencé, voire perturbé, l’interaction qui liait le méligèthe et les brassicacées sauvages avant que les cultures de colza ne se généralisent ; et le fait que les méligèthes détoxifient les glucosinolates, mais moins efficacement chez les adultes (généralistes) que chez les larves (spécialistes). En conclusion, cette thèse a montré qu’une nouvelle voie était peut-être envisageable pour contribuer à protéger les cultures de façon durable contre les insectes ravageurs, en particulier pour les systèmes agronomiques où le phénotypage classique est irréalisable et où les dégâts sont causés à un stade temporairement sensible de la culture. Nous n’avons cependant réalisé que la moitié du chemin : identifier quelques traits-clés candidats. Il reste maintenant à mener l’étape déterminante de validation de ces traits.Plants display multiple defense systems against phytophagous insects. Manipulating these defenses by means of selection could contribute to decrease damages caused by insect pests, by increasing natural resistance of crops. This strategy faces great constraints when applied to insects. We first detail these constraints and then propose an alternative approach to classical methods. It consists in identifying key plant traits that determine the intensity of the interaction between the plant and the pest. If such traits are identified, selection could be conducted on the basis if these sole traits, without needing any insect. We tested this approach in a system composed of oilseed rape (Brassica napus) and the pollen beetle (Meligethes aeneus), a major pest of this culture. This coleopteran generalist pollen feeder lays eggs only on certain brassicaceous plants. Agronomical damage arise before plant flowering and are caused by adults, which destroy flower buds to get the pollen they contain. Four crucial steps of the interaction were studied: attraction, adult feeding, egg production and oviposition, and larval development. Six oilseed rape genotypes were compared in a series of experiments conducted in the laboratory. By linking insect preference/performance to large metabolic profiling of bud tissues, we identified candidate key traits. Main conclusions of this work are (i) that biochemical composition of the perianth, especially a few compounds among which sucrose, is determinant for feeding intensity; (ii) that feeding stimulation has an important impact on egg production by constraining oogenesis; (iii) that pollen nutritional quality, probably mostly determined by starch and some glucosinolates, interacts with both pollen beetle larvae and adults. Combination of several results also allows drawing more general hypotheses about the oilseed rape - pollen beetle interaction. One of these is that the agronomical context in which the interaction takes place may have largely influenced, or even disturbed, the interaction that linked this insect and wild brassicaceous plants before oilseed rape cultivation. This thesis showed that a new way might be possible to protect cultures against insect pests. It could be both efficient and sustainable, especially in systems where agronomical damage is caused at a temporary vulnerable plant stage