Les principaux enjeux de la gestion des moustiques en France sont la prévention des risques vectoriels et le contrôle de la nuisance. A travers une étude historique sur la transmission du paludisme dans les vallées alpines, nous avons démontré que les aménagements hydrauliques devaient être considérés comme des facteurs à risque pour le développement de maladies vectorielles. L'estimation de la nuisance perçue permettrait d'adapter le contrôle des moustiques aux attentes de la population. L'expérience de deux enquêtes sociologiques a conduit à poser les bases d'un observatoire de la nuisance, qui emploierait conjointement et régulièrement les outils sociologiques et les échantillonnages sur le terrain, pour une démoustication raisonnée. Les moustiques du genre Coquillettidia représentent une nuisance mais sont inefficacement contrôlés, les larves vivant fixées aux racines des végétaux en profondeur, à l'abris des traitements. A l'issue d'une vaste étude de terrain, une liste d'indicateurs écologiques caractéristiques des gîtes larvaires à Coquillettidia a été dressée pour faciliter leur localisation. La nature des plantes aquatiques et la présence de kairomones (p-crésol, acides laurique et heptadécanoïque), le courant, la salinité, la turbidité, la pérennité de la pièce d'eau et son entretien, sont très probablement impliqués dans le choix des gîtes colonisés par ces moustiques. Des tests comportementaux couplés à des analyses chimiques en laboratoire ont permis de déterminer les mécanismes gouvernant la fixation des larves aux racines, dont dépend leur survie. Nous avons mis en évidence l'implication de substances allélochimiques généralistes (glycérol, uracile, thymine, uridine et thymidine) dans la reconnaissance des plantes hôtes par les larves. L'influence de l'intensité lumineuse, de la teneur en oxygène de l'eau, et de la morphologie des racines sur le comportement de fixation a été démontrée. Enfin une stratégie larvicide adaptée à l'écologie particulière de Coquillettidia a été mise au point. Nous avons prouvé que des plantes aquatiques pouvaient acheminer un insecticide systémique, le diméthoate, par voie phloémienne jusqu'aux racines, et libérer des composés toxiques au contact des larves. La fixation est fortement perturbée (- 85%), ce qui amplifie l'efficacité de cette stratégie.

L'objectif de cette thèse est l'étude par la technologie des puces à ADN, du transcriptome de la bactérie Buchnera aphidicola, qui vit en symbiose avec le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. Le génome extrêmement réduit de Buchnera a perdu l'essentiel de ses gènes de régulation, mais conserve les voies de biosynthèse permettant la production des acides aminés essentiels pour son hôte. La première partie de cette thèse concerne le développement du logiciel ROSO, qui permet de déterminer les sondes oligonucléotidiques destinées aux puces. Une interface a été conçue pour son utilisation en ligne (http://pbil.univ-lyon1.fr/roso). Dans une seconde partie, la conception et l'utilisation d'une puce dédiée à Buchnera ont permis d'étudier le transcriptome de la bactérie, lorsque son hôte subit un stress nutritionnel et osmotique. Cette analyse montre que Buchnera est capable de réguler son expression génique et de réorienter son métabolisme, pour répondre à la demande changeante de son hôte.

Chez les insectes, un seul et unique gène code la sous-unité principale α des canaux sodium dépendant du potentiel (Nav). De plus, quatre à cinq gènes codent les sous-unités auxiliaires β. Bien que la blatte, Periplaneta americana, soit un modèle en neurophysiologie, il n'existe aucune donnée sur les structures moléculaires des canaux Nav de cette espèce. L'objectif de cette thèse était de caractériser les canaux Nav exprimés au niveau de la chaine nerveuse (CN), du dernier ganglion abdominal (DGA) et des DUM neurones octopaminergiques. Tout d'abord, nous avons mis en évidence que la diversité moléculaire de la sousunité principale est générée par épissage alternatif au niveau de trois régions du canal. Les combinaisons d'exons majoritaires identifiées parmi les ADNc de CN et du DGA sont l'exon A seul (boucle L1), la combinaison EFHG1129 (boucle L2) et l'exon G1 (IIIS3-S4). En dépit de cette diversité moléculaire, nous n'avons isolé qu'un seul ADNc de 6153 pb codant une sous-unité principale dénommée PaNav1. La combinaison d'exons alternatifs caractérisant cette isoforme (J, A, E, F, G1129, H, G1) s'est alors avérée représentative des ADNc les plus exprimés dans la CN et le DGA. Par contraste, dans les neurones DUM, nous n'avons identifié qu'une seule population d'ADNc codant chaque région citée précédemment. Par ailleurs, une analyse bioinformatique à partir des génomes séquencés d'insecte a permis de montrer que les exons optionnels I et F sont les moins conservés entre les différents ordres d'insecte. Parallèlement à la caractérisation des sous-unités principales classiques, nous avons découvert un nouveau gène codant des sous-unités α atypiques nommées PaFPC1 et PaFPC2. Ces dernières comptent 1153 résidus d'acide aminé dont huit qui les distinguent. Elles partagent seulement 59% d'identité protéique avec PaNav1. L'absence du motif moléculaire impliqué dans l'inactivation des canaux Nav suggère que ces nouvelles sousunités possèdent des propriétés électrophysiologiques originales. Une analyse phylogénétique détaillée a permis de montrer que PaFPC1 se branche à la base des sousunités α des canaux Nav d'insecte. Cette découverte montre alors pour la première fois l'existence d''un événement de duplication du gène des canaux Nav chez les insectes. Finalement, nous avons clonés deux populations d'ADNc codant des sous-unités auxiliaires nommées PaTEH1.1 et PaTEH1.2. Grâce à la récente mise à disposition du génome de plusieurs espèces d'insecte, nous avons pu conduire une étude phylogénétique clarifiant la situation des sous-unités auxiliaires de canaux Nav au sein de ce taxon. De plus, une étude électrophysiologique préliminaire dans des ovocytes de xénope a permis de montrer que PaTEH1.1 se comporte comme une protéine chaperonne. C'est à dire qu'elle augmente significativement l'expression des sous-unités principales d'insecte. Ainsi, nos résultats originaux offrent un nouveau regard sur les canaux Nav et ouvrent de nouvelles perspectives quant à la compréhension des acteurs moléculaires à la base de l'excitabilité membranaire chez les insectes.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 131-154. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Cette thèse CIFRE porte sur la biologie, le comportement et le biocontrôle du frelonasiatique Vespa velutina, un prédateur invasif d’abeilles. Depuis son introduction en France, ce frelonétend maintenant son aire de répartition en Europe, impactant à la fois l’environnement etl’apiculture. L’objectif de ces travaux sera d’enrichir le savoir sur cette espèce pour perturber ledéveloppement des colonies de V. velutina à différents niveaux afin d’en limiter la prolifération. Lepremier axe porte sur la biologie des reproducteurs de V. velutina, afin d’empêcher la fondation decolonies en amont. Ce travail précise les données concernant la maturation sexuelle des mâles de V.velutina, compare certains traits liés à la fertilité des fondatrices avec celles du frelon européen, etmet en évidence une plus grande précocité et fertilité de V. velutina. Le deuxième axe porte sur labiologie des colonies, de la collecte à la distribution des ressources dans le nid. A l’aide de pucesélectroniques marquant des ouvrières (technique RFID), nous avons mesuré le rayon d’action et seslimites chez les ouvrières V. velutina. En marquant de la nourriture avec des métaux lourds, nousavons pu suivre l’évolution de sa distribution dans les colonies suivant leur structure. Le troisièmeaxe porte sur le biocontrôle de V. velutina avec des champignons entomopathogènes. Nous avonsévalué l’efficacité de différents isolats et de leur mode d’application contre V. velutina, puis décrit unchampignon naturellement parasitant V. velutina. Ces travaux ont permis de faire avancer lesconnaissances sur la biologie et la physiologie des frelons, mais également de proposer des pistes decontrôle durable de l’invasion européenne de V. velutina. / This CIFRE thesis deals with the biology, the behavior and the biological control of aninvasive predator of bees, the hornet Vespa velutina. Since its introduction in France, this hornet isnow invading most countries in occidental Europe, dealing damages both to the environment and thebeekeeping activity. In order to limit its proliferation, a good strategy could consist in disrupting itscolony development at different levels, explored in this work. The first axis deals with V. velutinareproductive biology, exploring the different paths to prevent colonies creation. First we describedthe sexual maturation of males in V. velutina, and second we compared different traits linked tofertility between foundresses of V. velutina and the European hornet, thus highlighting V. velutinahigher precocity and fertility potential. The second axis explored the biology of colonies, fromresource collection to resource distribution in the nest. Using RFID technic, we assessed the actionrange and its boundaries in V. velutina workers. We also labelled food and observed its distribution inV. velutina colonies in function of the colony size and structure. The third axis deals with V. velutinabiocontrol, using entomopathogenic fungi. We evaluated the efficiency of different isolates anddifferent application methods on V. velutina, and described a wild fungus found naturally parasitizingV. velutina. This work brought knowledge on biology behavior and physiology of this invasive hornet,and also proposed options that could be assayed for a durable control of V. velutina.

De nombreux comportements assurant la survie des insectes dépendent de l’olfaction. Comprendre comment les polluants peuvent modifier cette modalité sensorielle chez des espèces cibles (ravageurs…) et non-cibles (pollinisateurs…) et quels sont les moyens de réponse dont dispose le système olfactif est donc crucial. J’ai étudié l’impact du cadmium à doses sublétales sur l’olfaction du lépidoptère ravageur modèle Spodoptera littoralis. Sa distribution dans l’organisme, dont les antennes, a été établie puis son impact sur les capacités olfactives des chenilles et des adultes a été analysé par analyse comportementale et électrophysiologique. J’ai montré une diminution de la détection phéromonale chez les adultes mâles et du comportement attractif des chenilles vers une source de nourriture.J’ai caractérisé diverses enzymes de détoxification et protéines de choc thermique antennaires comme biomarqueurs potentiels aux polluants et révélé ainsi une diversité insoupçonnée de ces protéines dans l’antenne. Ces acteurs pourraient être impliqués dans le maintien du fonctionnement du système olfactif en participant à la clearance des xénobiotiques. Parallèlement, j’ai participé à l’étude des effets de la deltaméthrine sur l’olfaction et montré que l’application topique antennaire de doses sublétales de cet insecticide a un impact sur le système olfactif des mâles, et ce du gène au comportement.L’ensemble de nos données montrent que l’organe olfactif bien que très spécialisé, est un organe capable de développer une réponse complexe lors d’un stress xénobiotique. / Many behaviors ensuring the survival of insects depend on olfaction. Understanding how pollutants may alter this sensory modality in target (pests…) and non-targets (pollinators…) species and how the olfactory system could respond to this stress is therefore crucial. I have first studied the impact of sublethal doses of cadmium on olfaction in Spodoptera littoralis, a pest moth model. Cadmium distribution through the insect body, including antennae, has been established and its effect on the olfactory abilities of caterpillars and adults was analyzed by behavioral and electrophysiological approaches. I have showed both a decrease in pheromone detection in adult males and in the attractive behavior of caterpillars to a food source. Moreover, I have characterized various detoxification enzymes and heat shock proteins as potential antennal biomarkers for pollutant exposure and thus revealed an unsuspected diversity of these proteins in the antenna. These actors could be involved in maintaining the functioning of the olfactory system by participating in the clearance of xenobiotics. Meanwhile, I have participated in a study on the effects of deltamethrin on olfaction and showed that topical application of sublethal doses of this insecticide on antenna has an impact on the olfactory system of males, an approach from the gene to the behavior. All our data showed that although highly specialized, the olfactory organ is able to develop a complex response when challenged by a xenobiotic stress.

Les interactions entre individus sont un socle vital pour l’organisation des colonies d’abeilles, en particulier lors du recrutement pour le butinage. Outre la communication de la localisation d’une source de nourriture par la fameuse danse, les abeilles recrutées apprennent les caractéristiques de l’odeur des fleurs butinées au cours de transferts de nectar (trophallaxie). Les mécanismes de cet apprentissage ne sont pas encore éclaircis car il est parfois effectif sans aucun transfert de nectar, suggérant que d’autres mécanismes, comme par exemple d’apprentissage social, sont impliqués. Nous avons reproduit cette interaction en laboratoire, suivant un protocole basé sur le conditionnement olfactif appétitif de la réponse d’extension du proboscis (REP). Ici, un composé odorant initialement neutre (Stimulus conditionnel) était associé à un contact avec une congénère (Stimulus Inconditionnel social), sans récompense sucrée. Nos expériences montrent que ce simple contact social entre congénères peut constituer un renforcement pour les abeilles. A la suite de cette association, celles-ci montrent donc des REP à l’odeur préalablement associée au contact social. Nos expériences montrent de plus que des contacts antennaires entre les abeilles sont indispensables à l’efficacité de cet apprentissage social, représentant un indice social tactile. Nous avons alors développé un dispositif permettant d’enregistrer les mouvements des antennes de manière précise et à haute vitesse (90 hz) et étudié les différents facteurs modulant les mouvements antennaires des abeilles. Les abeilles montrent des réponses contrastées et reproductibles à des odeurs de valeurs biologiques différentes. De plus, le couplage de ces enregistrements à des expériences de conditionnement associatif montre que ces réponses antennaires sont plastiques et modifiées par l’expérience des individus. Ce travail a permis de mettre en lumière un nouveau type d’apprentissage social chez les insectes et d’approfondir l’étude des mouvements antennaires comme indicateurs de l’état motivationnel, attentionnel et physiologique des abeilles ainsi que de la valence des stimuli perçus. / In honeybees, interactions between individuals are cornerstones for the organization of the colony, especially during recruitment for foraging. Besides learning the location of a food source thanks to the well-known dance, the recruited bees learn the characteristics of odors of foraged flowers through nectar transfer (trophallaxis). The underlying mechanisms are still unclear because this learning can occur without any nectar transfer, suggesting that other, probably social, learning mechanisms are involved. We reproduced this interaction in the lab, using a protocol based on the appetitive olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER). Here, an initially neutral odorant (conditioned stimulus) was associated with a contact with a nestmate (social unconditioned stimulus), without any sugar reward. Our experiments show that this simple social contact between workers can act as a reinforcement for bees. As a result, they show PER to the odor previously associated with a social contact. We further demonstrate that antenna contacts are essential for the effectiveness of this social learning, representing a tactile social cue. We thus developed a system allowing to record bees’ antennal movements accurately and at high frequency (90 hz). We then determined the factors modulating bees’ antennal movements. First, we show that bees display contrasted and reproducible responses to odors of different biological values. Second, the coupling of these recordings with associative conditioning experiments shows that these antennal responses are plastic and modified by individual experience. This work has shed light on a new type of social learning in insects and has furthered our understanding of antennal movements as indicators of the motivational, attentional and physiological state of bees and of the valence of perceived stimuli.

La physiologie et les traits d'histoire de vie des organismes ectothermes dépendent largement de la température de leur microclimat. Dans certaines relations insecte – plante, le phytophage manipule physiquement et/ou chimiquement son environnement végétal. Cependant, les effets de ces transformations sur le microclimat de l'herbivore sont encore inconnus. Nous avons détaillé précisément les modifications physiques induites par un lépidoptère mineur de feuille (Phyllonorycter blancardella, Gracillariidae) sur son environnement végétal (le pommier). Les impacts sur l'écologie thermique de la larve ont été quantifiés. La larve se nourrit et se développe au sein même des tissus de la feuille, dans une structure appelée mine.<br />Des mesures de spectrométrie optique ont démontré que la larve modifie profondément les propriétés optiques de la surface de la feuille au cours de son nourrissage. La structure mine absorbe bien plus de radiations dans le proche infrarouge que les tissus foliaires intacts. De plus, une quantité importante de radiations est transmise à l'intérieur de la mine par le tégument supérieur dans les zones prélevées par la larve. Ces radiations induisent une élévation importante de son activité respiratoire (rejet de CO2). En utilisant un analyseur de gaz par infrarouge, nous avons pu montrer par ailleurs que les stomates localisés dans le tégument inférieur de la mine réagissent à la présence de la larve en se fermant. Un modèle de diffusion de CO2 a révélé que les stomates réagissent directement aux variations d'émission de CO2 par la larve. Le budget thermique de la mine a ensuite été modélisé. Le modèle permet de prédire la température à l'intérieur de la mine à partir des modifications des propriétés optiques et de la physiologie des stomates, et à partir des variables climatiques. Ce modèle biophysique a été validé en comparant ses prédictions avec des mesures expérimentales de température de mines réalisées en environnement contrôlé. Le modèle à une précision de 0,8 °C dans l'intervalle de 12 °C à 42 °C. Le modèle prédit un important excès de température dans la mine, atteignant 10 °C au dessus de la température de l'air et 5 °C au dessus de la température des tissus foliaires intacts. Les deux types de modifications – propriétés optiques et comportement stomatiques – ont un impact équivalent sur l'excès de température. Cette approche démontre clairement que la larve contrôle son environnement physique en modifiant son environnement. Nos résultats sont finalement discutés dans une perspective d'écologie évolutive. Plus particulièrement, le rôle du microclimat des insectes endophages dans l'évolution de leurs sensibilités thermiques et de celles de leurs parasitoïdes est détaillé.

L'apprentissage associatif recouvre des niveaux variables de complexité, des tâches cognitives simples jusqu'à des tâches complexes qui nécessitent la résolution de discriminations ambigües. Cette thèse traite de deux protocoles présentant des ambigüités chez l'abeille, au cours desquels le blocage de la signalisation GABAergique des neurones récurrents sur les corps pédonculés, structures cérébrales majeures de l'apprentissage, est à l'origine de la perte de capacité de résolution ambigüe. Ces neurones, non requis pour les apprentissages simples, semblent donc indispensables à la résolution des ambigüités propres aux discriminations cognitives complexes et élaborées chez l'abeille. / Associative learning spans different levels of complexity, from simple tasks involving simple causal relationships between events, to ambiguous tasks, in which animals have to solve complex discriminations based on non-linear associative links. We focused on two protocols presenting a temporal or configural ambiguity at the level of stimulus contingencies in honey bees (\textit{Apis mellifera}). We performed selective blockades of GABAergic signalisation from recurrent feedback neurons in the mushroom bodies (MBs), higher-order insect brain structures associated with memory storage and retrieval, and found that this blockade within the MB calyces impaired both ambiguous learning tasks, although if did not affect simple conditioning counterparts. We suggest that the A3v cluster of the GABA feedback neurons innervating the MBs calyces are thus dispensable for simple learning, but are required for counteracting stimulus ambiguity in complex discriminations in honey bees.

Au Portugal où il a été récemment introduit accidentellement, le nématode phytopathogène invasif Bursaphelenhus xylophilus est véhiculé et transmis par son vecteur indigène Monochamus galloprovincialis aux arbres hôtes (Pinus pinaster). Pour estimer les risques d'invasion et de propagation en France et au reste de l'Europe, une étude approfondie de la biologie et de l'écologie du vecteur M. galloprovincialis,, a été menée dans ce pays, en parallèle avec une étude de la variabilité génétique et morphologique de ses populations et de celles de son espèce sœur M. sutor. Il a été montré que M. galloprovincialis, présent dans toutes les forêts françaises, possède quatre stades larvaires qui ont été décrits. La fécondité, la durée des stades larvaires et la longévité ont été mesurées. L'existence d'une diapause au quatrième stade larvaire a été observée, dont l'effet est une synchronisation des émergences d'adultes ; une diapause prolongée semble exister chez une faible fraction de la population. Le développement larvaire peut être affecté par divers facteurs, dont les dimensions du rondin d'élevage. M. galloprovincialis a montré une préférence pour Pinus sylvestris, mais il peut aussi bien se développer sur d'autres espèces de Pinus notamment P. pinaster, essence majoritairement attaquée dans les régions du Sud Ouest. Il s'est avéré que ce sont surtout les conditions climatiques et non l'essence hôte, qui jouent un rôle important dans la distribution de cet insecte, ce qui a été confirmé par l'étude moléculaire. La proximité génétique et morphologique des espèces M. galloprovincialis et M. sutor a été mise en évidence par douze sites polymorphes du gène de la cytochrome oxydase I et quatre caractères morphologiques dont trois correspondant à des caractères de génitalias mâles. L'ensemble des résultats a permis de conclure qu'un grand nombre de facteurs favorables à la propagation du nématode sont réunis en France.