Axe 5 : Ecologie chimique appliquée

 

Responsables

  • Anne-Marie Cortesero (Rennes)
  • Gérald Culioli (Toulon)
  • Laurent Dormont (Montpellier)
  • Philippe Potin (Roscoff)

 

5.1 Situation actuelle et contexte international

Depuis plus d’un siècle et demi, l’écologie chimique a contribué à la compréhension de processus biologiques cruciaux (reproduction, mutualismes, coopération pathogénicité et immunité…). Toutes ces découvertes fondamentales ont permis de définir des programmes de recherche finalisée qui permettent aujourd’hui des solutions alternatives à la lutte chimique en agriculture et dans l’environnement et à l’utilisation massive d’antibiotiques dans les élevages ou en médecine. Dans certains cas, de nouveaux concepts et de nouveaux produits sont disponibles sur le marché ou en cours de développement au sein de start-ups, de PME innovantes ou de grands groupes en Amérique du Nord, en Asie ou en Europe. Longtemps méprisées par les tenants d’une chimie organique de synthèse hégémonique, ces solutions alternatives sont au cœur des enjeux de développement d’une chimie « écologique » (verte et bleue) respectueuse de l’homme, de la biodiversité et des grands équilibres.

 

5.2 La France dans le contexte international

En France, en agriculture, plusieurs centres ou instituts techniques se sont penchés sur les solutions alternatives. Initié en 2008 et s’inscrivant dans le cadre de la directive européenne 2009/128, le plan ECOPHYTO 1 avait pour objectif de réduire de 50 % l’utilisation des produits phytopharmaceutiques dans un délai de 10 ans. Répondre aux besoins de connaissances et d’innovation est un enjeu majeur du plan ECOPHYTO 2 lancé en 2016, notamment pour la mise au point de solutions alternatives efficaces sur les plans technique, environnemental, sanitaire et économique. Plusieurs laboratoires du GDR MediatEC collaborent avec des entreprises ou des centres techniques afin d’établir les bases scientifiques de l’optimisation de ces approches tant dans les milieux terrestres qu’aquatiques.

 

5.3 Objectifs spécifiques de l’axe

Au sein du GDR Médiatec, les communautés terrestres et marines ont confronté leurs découvertes et spécificités au cours d’ateliers thématiques qui ont rapproché les chercheu(r-se)s pour développer de nouveaux projets collaboratifs porteurs d’innovation en lien avec le secteur entrepreneurial.

Les applications de l’écologie chimique à quatre grands types de problématiques sont actuellement particulièrement explorées dans cet axe :

 

Le contrôle des insectes ravageurs
Les insectes phytophages occupent une place importante parmi les bio-agresseurs des cultures. Leur contrôle a longtemps reposé sur l’utilisation de produits phytosanitaires qui montrent actuellement leurs limites que ce soit pour des raisons environnementales, de santé humaine ou de résistance aux molécules utilisées. Les recherches en écologie chimique sur les interactions plantes insectes ont permis de montrer que les médiateurs chimiques (volatils ou non) jouent un rôle clé dans ces interactions et qu’on peut envisager de les utiliser pour développer de nouvelles stratégies de contrôle des insectes ravageurs plus durables et plus respectueuses de l’environnement. Les travaux menés dans cet axe visent à identifier ces médiateurs chez un certain nombre de ravageurs actuellement problématiques et à étudier leur mise en œuvre dans des stratégies intégrées combinant des plantes résistantes (1), des manipulations comportementales de type « push pull » (2) et des produits de biocontrôle.

 

Le contrôle des insectes vecteurs de maladies
Les arthropodes hématophages, comme les moustiques, sont d’abord perçus comme une nuisance par les personnes piquées, mais certains sont également vecteurs de pathogènes. Les stratégies de lutte anti-vectorielle utilisées pour contrôler ces maladies se heurtent à une même limite : un arsenal chimique assez restreint, et une résistance croissante aux insecticides. Beaucoup de travaux sont actuellement menés pour mieux comprendre l’écologie chimique de ces vecteurs, à la fois pour optimiser l’utilisation de nouvelles générations de répulsifs, et aussi pour comprendre la réponse des insectes aux odeurs de son hôte, et notamment à leurs modifications (modifications associées à une maladie (3), ou à des différences de régime alimentaire).

 

Le contrôle du biofouling
La colonisation des surfaces en milieu aquatique engendre de sérieux problèmes économiques et écologiques. Auparavant, la méthode la plus efficace contre le biofouling consistait à utiliser des dérivés de l’étain dont la toxicité a été démontrée. Malgré l’interdiction de telles substances en 2008, des composés toxiques entrent toujours dans la composition des revêtements antifouling commerciaux. Afin de trouver des alternatives bio-inspirées, de nombreuses molécules naturelles antifouling ont été décrites à partir d’organismes marins (4). Néanmoins, peu de travaux en écologie chimique traitent de ce domaine d’application alors qu’il est essentiel d’améliorer notre compréhension des mécanismes moléculaires associés : (i) à la formation des biofilms et la colonisation par des macro-organismes, et (ii) aux stratégies de contrôle du biofouling développées par certains organismes aquatiques.

 

Stratégies de bio-contrôle en aquaculture marine : éliciteurs de défense des algues et communication chimique des parasites marins
Le concept d’éliciteur des réponses de défense des plantes terrestres, provenant du pathogène ou libéré par l’hôte au cours de l’interaction, s’est révélé applicable aux lignées d’algues et à l’environnement aquatique de ces organismes marins. Ces résultats fondamentaux sur l’immunité innée des végétaux marins ont conduit à élaborer de nouvelles stratégies pour stimuler les semences d’algues pendant leur phase d’écloserie ou avant leur transfert en mer ouverte pour les protéger contre différents agresseurs. D’autre part, des manipulations comportementales de type « push pull » sont testées tant pour les cultures d’algues en associations, ou dans la prévention des infestations parasitaires pour l’aquaculture de poissons (5). Au-delà de la poursuite des travaux de compréhension de ces mécanismes de stimulation, d’attraction ou de répulsion, il est essentiel de poursuivre des expérimentations dans les conditions des systèmes de cultures marines.

 

5.4 Références

  1. Hervé, M. R., Delourme, R., Gravot, A., Marnet, N., Berardocco, S., & Cortesero, A. M. (2014). Manipulating feeding stimulation to protect crops against insect pests? Journal of chemical ecology, 40(11-12), 1220-1231.
  2. Kergunteuil, A., Dugravot, S., Danner, H., van Dam, N. M., & Cortesero, A. M. (2015). Characterizing volatiles and attractiveness of five Brassicaceous plants with potential for a ‘Push-Pull’ strategy toward the cabbage root fly, Delia radicum. Journal of chemical ecology, 41(4), 330-339.
  3. De Moraes C.M., Stanczyk N.M., Betz H.S. & Al (2014). Malaria-induced changes in host odors enhance mosquito attraction. PNAS. Doi: 10.1073/pnas.1405617111
  4. Qian, P.-Y., Li, Z., Xu, Y., Li, Y. & Fusetani, N. (2015). Mini-review: Marine natural products and their synthetic analogs as antifouling compounds: 2009–2014. Biofouling 31(1): 101-122.
  5. B. O’Shea, S. Wadsworth, J. Pino Marambio, M.A. Birkett, J.A. Pickett and A.J. Mordue (Luntz) (2016) Disruption of host-seeking behaviour by the salmon louse, Lepeophtheirus salmonis, using botanically derived repellents. Journal of Fish Diseases doi:10.1111/jfd.12526

 

Mots clés : Innovations, biocontrôle, insectes nuisibles, antifouling, aquaculture, agriculture.