Les recherches menées au cours des dernières années ont permis de mettre en évidence les nombreuses fonctions écologiques des composés organiques volatils (COVs) émis par les plantes. Cette thèse a eu pour objectif d'utiliser ces connaissances dans un cadre de protection des cultures. Nous avons essayé de poser les bases d'une stratégie de type « Push-Pull » contre la mouche du chou (Delia radicum) en utilisant des sources d'odeurs synthétiques (diffuseurs de COVs) ou des sources d'odeurs naturelles (plantes compagnes). A partir d'observations menées en plein champ nous avons sélectionné plusieurs brassicacées présentant des taux d'infestations contrastés vis-à-vis de la mouche du chou. Des expérimentations de laboratoires combinant des études comportementales et des analyses chromatographiques ont permis (i) d'établir un lien entre l'infestation et l'attractivité de certaines plantes (ii) d'identifier de nouveaux COVs potentiellement impliqués dans les prises de décisions comportementales de D. radicum. En parallèle, des études de terrain ont permis de tester l'efficacité de diffuseurs de COVs synthétiques au sein de parcelles expérimentales, que ce soit (i) pour favoriser le recrutement d'ennemis naturels (ii) attirer (composante « Pull ») ou repousser (composante « Push ») la mouche du chou. Enfin, l'utilisation de plantes pièges concentrant le ravageur semble être intéressante pour modifier la répartition de la mouche du chou à l'échelle de la parcelle en vue de protéger des cultures d'intérêt telles que le brocoli. / Volatile organic compounds (VOCs) emitted by plants are used by phytophagous, predatory and parasitoid insects to adjust behavioral decisions in complex environments. We aimed at using these ecological functions of VOCs in crop protection. We developed the first steps of a "Push-Pull" strategy toward the cabbage root fly (Delia radicum) with both dispensers of synthetic VOCs and natural blends of VOCs released by plants. We conducted a field study to select brassicaceous plants exhibiting contrasted levels of infestation toward the cabbage root fly. Laboratory bioassays combining behavioral observations and gas chromatographic analyses allowed to (i) investigate the relation between plant infestation and plant attractiveness (ii) identify novel VOCs involved in behavioral decisions of the cabbage root fly. Parallel field experiments were used to test the potential of dispensers of synthetic VOCs to (i) enhance natural enemies recruitment (ii) modify cabbage root fly behavior, attracting ("Pull" component) or repelling the pest ("Push" component). Finally, we demonstrated that attractive plants are promising for a trap crop approach enabling to redistribute cabbage root fly density at the field scale in order to protect main crop such as broccoli.

Choisya ternata est une plante ornementale souvent touchée par la maladie de la pourriture racinaire provoquée par Phytophthora. Cette maladie peut induire de pertes allant jusqu’à 80 %, ce qui implique l’utilisation intensive de produits phytosanitaires. Afin de limiter l’utilisation de ces produits toxiques, une meilleure connaissance des acteurs de la défense des plantes est nécessaire. Pour cela, les objectifs de cette thèse sont I) d’identifier les espèces du genre Phytophthora pathogènes de C. ternata, II) d’étudier des acteurs de défense au niveau racinaire et III) de développer une approche de lutte alternative aux phytosanitaires. L’identification des espèces de Phytophthora par l’amplification et le séquençage de la région ITS, montre la présence de Phytophthora parasitica dans la production de C. ternata en pépinière. Ils mettent aussi en évidence, pour la première fois en France et chez Choisya, la présence de Phytophthora tropicalis. Deux cultivars de C. ternata sont utilisés pour étudier les acteurs de la défense racinaire contre P. parasitica, Aztec pearl (moins sensible à la pourriture racinaire) et Goldfinger (plus sensible). Les arabinogalactane-protéines (AGPs) sont des glycomolécules de la paroi cellulaire qui constitue une barrière physique face aux pathogènes. Des études ont montré le rôle des AGPs dans l’interaction plante-pathogène et plus particulièrement avec les oomycètes. Toutefois, le rôle des AGPs racinaires de Choisya dans l’interaction avec P. parasitica n’est pas étudié. Nos résultats montrent des différences biochimiques au niveau de la composition monosaccharidique des AGPs racinaires d’Aztec pearl en comparaison avec les AGPs de feuilles de ce cultivar et les AGPs de feuilles et de racines de Goldfinger. Contrairement aux autres fractions, ces AGPs n’ont pas augmenté la croissance du mycélium de P. parasitica. Ces résultats suggèrent que l’oomycète n’est pas capable de dégrader cette fraction pour l’utiliser comme une source d’énergie. Pendant l’infection de la plante par P. parasitica, ces AGPs peuvent freiner la pénétration du pathogène, et par conséquent diminuer la sévérité de la maladie. Les plantes ont aussi développé des molécules chimiques nommées métabolites secondaires (MS) capables de les protéger contre leurs agresseurs. Des études ont montré que la partie foliaire de Choisya est riche en MS tels que les alcaloïdes dont plusieurseffets pharmacologiques sont connus. Cependant, leur composition racinaire et leur rôle dans la protection de la plante contre P. parasitica ne sont pas élucidés. Nos résultats montrent que les racines des deux cultivars sont riches en alcaloïdes furoquinoliques. Certains alcaloïdes sont présents en plus grande quantité chez Aztec pearl, mais suite à l’inoculation de zoospores de P. parasitica cette différence n’est plus détectable. De plus, l’extrait contenant les alcaloïdes totaux d’Aztec pearl ont été capables d’inhiber la croissance du mycélium de l’oomycète, contrairement à l’extrait issu de Goldfinger. Ces résultats montrent le rôle potentiel des alcaloïdes furoquinoliques dans la protection de la plante contre cet oomycète. / Choisya ternata is an ornamental plant that suffers from root rot disease due to Phytophthora. This disease can lead to severe production losses (up to 80 %), which require intensive use of phytosanitary products. A better understanding of plants defenses in required in order to reduce the use of these products. Therefore, the objectives of this thesis are I) identifying Phytophthora spp. pathogens of C. ternata, II) studying roots defense actors and III) developing an alternative control approach. Phytophthora spp. identification by ITS region amplification and sequencing highlighted the presence of Phytophthora parasitica on Choisya. Furthermore, Phytophthora tropicalis was identified for the first time in France and on Choisya culture. Two C. ternata cultivars were used to study the plants root defense actors against P. parasitica, Aztec pearl (less susceptible to root rot) and Goldfinger (more susceptible to root rot). Arabinogalactan proteins (AGPs) are glycomolecules of the cell wall which constitutes a physical barrier to pathogens. Studies showed the role of AGPs in the plant-pathogen interaction and more specifically in the case of oomycetes. However, Choisya root AGPs role in the interaction with P. parasitica is not studied. Our results showed biochemical differences in the monosaccharide composition of Aztec pearl root AGPs and the other AGPs fractions (Aztec pearl leaves and Goldfinger roots and leaves). Contrary to other fractions Aztec pearl root AGPs did not increase P. parasitica mycelium growth. These results suggest that oomycete was not able to degrade this fraction and use it as energy source. When P. parasitica infects the plant, these AGPs may be able to slow the infection and reduce disease severity. Plants have also developed chemical molecules known as secondary metabolites (SM) capable of protecting them against attackers. Studies showed that C. ternata leaves are rich with SM as alkaloids that have many pharmacological activities. Nevertheless, roots alkaloids composition and role in plant protection are not studied. Our results showed that roots of the two cultivars are riche with furoquinoline alkaloids. Some these alkaloids were more concentrated in Aztec pearl. But after inoculation with P. parasitica zoospores, the difference was not detectable anymore. Moreover, the total alkaloids extract of Aztec pearl inhibited P. parasitica mycelium growth, unlike the extract of Goldfinger. Another strategy of plants protection is the use of beneficial soil microorganisms that limits pathogens development and stimulate plant defenses. These microorganisms are known as biological control agents (BCA) and are sometimes used in horticulture as an alternative control strategy. In our study, treatments of C. ternata by different BCA were evaluated by a developed real time PCR (qPCR) targeting ypt1 and by symptoms annotation. This evaluation showed that combined treatments by Glomus intraradices with Gliocladium catenulatum and G. intraradices with Trichoderma atroviridae (respectively mycorrhizal fungi and filamentous fungi) offer a better protection against P. parasitica.

L’agroécologie implique la conception de systèmes agricoles intégrant autant que possible les services écosystémiques. Aux produits chimiques souvent employés contre les ravageurs de cultures peut être privilégié la régulation par leurs ennemis naturels. Des résultats en écologie indiquent que des paysages agricoles dont la composition est riche en habitats semi-naturels (bois, forets, prairies, etc) les favorisent en leur fournissant abris, sites de pontes et nourriture. Il serait donc possible de mettre en place une Gestion Paysagère des Ravageurs (GPR), c’est-à-dire de concevoir et d’aménager des paysages agricoles en faveur de ces habitats afin de favoriser les ennemis naturels et le contrôle biologique. Toutefois, l’implémentation d’une telle innovation potentielle par les acteurs de ces paysages reste largement à explorer. Dans cette thèse, dans un esprit de recherche-action, nous avons pris le parti d’explorer la conception de tels paysages régulateurs de ravageurs en s’impliquant avec des acteurs locaux et scientifiques. Nous avons initié une démarche de recherche participative avec des acteurs agricoles d’une région du Tarn-et-Garonne spécialisée dans l’arboriculture fruitière, intensive en traitements chimiques. A partir de leurs représentations et de leurs connaissances nous avons cherché à déterminer quels étaient les facteurs favorables ou non à la GPR. En particulier, nous avons qualifié les conditions dans lesquelles le paysage et les ennemis naturels étaient construit socialement par ces acteurs comme des ressources pourvoyeuses de services écosystémiques de régulation. Nous avons cherché également à identifier si ces acteurs étaient liés entre eux par des dépendances pouvant nécessiter une gestion coordonnée du paysage. Nous avons exploré la possibilité de la gestion paysagère par plusieurs cycles de modélisations participatives. La thèse a ainsi : mis à jour et qualifié la diversité des modèles mentaux des acteurs locaux sur leurs stratégies de gestion des ravageurs, co-construit des modèles Bayésien participatifs afin d’explorer via des scénarios les incertitudes autour de la question de la régulation biologique des ravageurs et, enfin, réalisé la coconstruction d’un modèle multi-agents autour de le la dynamique de population du ravageur invasif Drosophila suzukii et de sa potentielle gestion paysagère. Nous avons pu ainsi déterminer qu’en l’état actuel des représentations des acteurs, qu’ils soient scientifiques ou locaux, la composition du paysage en éléments semi-naturels leur apparaît comme faiblement reliée à un service écosystémique de régulation des ravageurs, quand bien même ce paysage est souvent favorable à la biodiversité fonctionnelle. Actuellement, faute de bénéfices agricoles clairement identifiés, les acteurs impliqués sont en conséquence peu dépendants entre eux et le besoin de se coordonner pour mettre en place une GPR est faible. La plupart des agriculteurs indiquent plutôt une nette préférence pour les solutions individuelles vis-à-vis des ravageurs, par l’utilisation de pesticides et de filets protecteurs entourant les cultures. Ce focus individuel suggère qu’innover dans l’intégration de l’activité des ennemis naturels pourrait être plus aisé au niveau de la végétation naturelle des exploitations individuelles, comme peut l’être l’inter-rang des vergers. Par ailleurs, ces résultats font apparaître le besoin d’études scientifiques liant écologie et économie qui chercheraient à mesurer explicitement les bénéfices obtenus par les acteurs agricoles par le biais de paysages favorables aux ennemis naturels. Des résultats positifs de telles études seraient mobilisateurs pour de futures recherches participatives dans ce domaine. Enfin, cette thèse participative et exploratoire nous a permis également d’identifier de nouveaux terrains et questions de recherches dans le domaine de la GPR qui pourront être poursuivis. / Agroecology requires the design of farming system integrating as much as possible ecosystem services. Biological control by natural enemies may substitute commonly used pesticides. Ecology findings demonstrate that farming landscapes with a high proportion of natural habitats (woods, forests meadows, etc) favor natural enemies by providing them shelter, nesting sites and food. Landscape Pest Control (LPC), i.e. the design of farming landscapes in favor of these habitats, may be implemented to foster natural enemies and biological pest control. However, how stakeholders may design such landscapes remains unexplored. In this PhD, we followed an action-research approach and explored the design of such pest regulating landscapes together with local and scientific stakeholders. We initiated a participatory approach with agricultural stakeholders in a part of the Tarn-et-Garonne region specialized in fruit production. Our research seeks to identify the factors in favor of a LPC according to stakeholders’ representations and knowledge. In particular, we qualified the conditions under which natural enemies and the landscape are socially constructed resources providing ecosystem services. We also seek to identify if these stakeholders were linked through dependencies which may necessitate a coordinated management of the landscape. We explored the possibility of a LPC through several cycle of participatory modelling. This PhD successively established mental models of local stakeholders about their pest control strategies, co-constructed participatory Bayesian models in order to explore uncertainties surrounding LPC, and finally we co-constructed an agent-based model about the population dynamic of the invasive pest Drosophila suzukii and its potential landscape management. Our results show that, according to scientific and local stakeholder’s actual representations, the composition of the landscape in natural habitats is weakly related with pest regulation ecosystem services, even though the landscape is related with higher functional biodiversity. Nowadays, as stakeholders see little benefit, they don’t consider to be dependent to benefit from an enhanced biological control through a LPC strategy. Farmers rather mention their preference towards individual solutions such as pesticides or exclusion nets surrounding their orchards. This individual focus suggests that designing innovation favorable to natural enemies might be more relevant within farms, like focusing on the vegetation between rows of fruit trees. Besides, these results show the need for scientific studies relating economics and ecology to explicitly measure the benefits farmers could obtain from a landscape favorable to natural enemies. Positive results of such study would enhance further participatory research around LPC strategies. Finally, this participatory and exploratory research identified new sites for investigation and raised questions about the LPC which could be further looked into.