Maxime-HervéMaxime HERVE ( www.maximeherve.com)
Laboratoire : UMR INRA – ACO – UR1 Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes. Bâtiment 25, campus Beaulieu, Avenue du Général Leclerc, 35042 Rennes cedex

Date de soutenance : 15/10/2014 à 15 h

Salle de la soutenance : salle des thèses, bâtiment 1, campus Beaulieu, Université Rennes 1
Directeur de thèse : Anne Marie Cortesero (UMR IGEPP – Université Rennes 1) et Régine Delourme (UMR IGEPP – INRA)
Membres du jury : Sam Cook (rapporteuse ; Rothamsted Research, Harpenden, UK), Martine Hossaert-McKey (rapporteuse ; CEFE – CNRS, Montpellier), Erik Poelman (Laboratory of Entomology, Wageningen University, Wageningen, the Netherlands), Alain Bouchereau (UMR IGEPP – Université Rennes 1).

RÉSUMÉMéligèthe

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 œufs 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 œufs, 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’œufs 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.