Parasitoid wasps are hyperdiverse, with current estimates suggesting that they may account for up to 20% of all insect species. Though their ecological significance and their importance in integrated pest management cannot be denied, these taxa remain understudied and, due to their small size, are often overlooked. However, recent advances in molecular techniques are helping to reverse this trend by providing tools which scientists can use to better understand species limits and host interactions. Parasitoid wasps are often morphologically cryptic and their accurate delimitation requires the analysis of DNA sequence data from fast-evolving genes in addition to morphological characters. The research presented here demonstrates the utility of a new molecular locus in species delimitation. Also, a morphological key to the species of a genus occurring in America, north of Mexico is presented. The interactions between parasitoid wasps and their hosts are highly complex. On the wasp side, it involves the production venom, which likely contains bountiful natural resources. In this study, the venom proteins of wasps of the genus Megarhyssa (Hymenoptera: Ichneumonidae) are identified. Putative functions are assigned to these proteins and possible applications are discussed. One of the proteins identified is the enzyme, laccase, which is associated with the degradation and digestion of wood. The sequence of the gene coding for this laccase was analyzed and used to create recombinant proteins in a baculovirus-insect cell expression system. Future work investigating this enzyme is necessary to determine its activity against the plant cell wall. The research presented here provides insight into the identification and venom composition of ichneumonid wasps. The results contribute to our knowledge of this understudied taxon and indicate that there is much to be gained from further research in this field which will become increasingly practicable as molecular techniques advance and become more affordable.

Parasitoid wasps are an important group of organisms in need of systematic revision. This dissertation examines the cosmopolitan parasitoid wasp genus Cremnops. It is a compilation of three projects and significantly advances the taxonomic foundation of the genus. The New World species of the genus Cremnops are revised. Thirty-three species of Cremnops are treated; five are described as new, i.e., C. bertae sp. nov., C. cluttsis sp. nov., C. nymphius sp. nov., C. wileycoyotius sp. nov. and C. witkopegasus sp. nov. Six species are synonymized, i.e., Cremnops caribensis Berta 1998, is synonymized under C. guanicanus Wolcott 1924; C. nigrosternum (Morrison 1917) is synonymized under C. haematodes (Brullé 1846); C. punctatus Berta 1998, is synonymized under C. marshi Berta 1998; C. sharkei Berta 1998, is synonymized under C. montrealensis (Morrison 1917); C. turrialbae Berta de Fernandez 1998, is synonymized under C. ferrugineus (Cameron 1887); and C. misionensis Berta 1987, is synonymized under C. slossonae (Morrison 1917). Cremnops florissanticola is transferred to its original combination Bracon florissanticola Cockerell 1919, st. rev. The species concept Cremnops desertor and its complicated taxonomic history are discussed. A phylogenetic distance tree, based on COI data, is used to help delimit species. The recognition of C. alterans Enderlein and C. malayensis Bhat is proposed. I propose new combinations for five African species that are currently placed in Cremnops, i.e., C. atripennis Szépligeti 1914 and C. elegantissima Szépligeti 1908 are moved to Disophrys; C. borealis (Szépligeti 1914) and C. rubrigaster Masi 1944 are moved to Biroia; and C. pulchripennis Szépligeti 1905 is moved to and renamed Biroia neopulchipennis. These changes result in Disophrys atripennis (Szépligeti 1915) becoming a junior homonym, which is changed to Disophrys szatripennis. Additionally, two species are proposed as nomen dubia: C. rufitarsis Szépligeti 1913 and C. schubotzi Szépligeti 1915. Included are a molecular phylogeny, a dichotomous key, links to distribution maps, an electronic interactive key, images of holotypes, and suggestions for further research.

Endosymbiosis is a pervasive phenomenon that has been a powerful force in insect evolution. In many well studied insect-bacterial associations, the bacteria can serve as reproductive manipulators, nutritional mutualists or defenders of their hosts. Fungi are also frequently associated with insects, and initial estimates suggest that these fungi are hyperdiverse. Saving a handful of examples, however, the functions of these fungi within insect hosts are largely unknown. This dissertation begins with a review that lays the conceptual groundwork for understanding bacterial and fungal endosymbiosis in insects. I make predictions about why one versus the other microbe might serve the insect, given any unique physiological, ecological or evolutionary conditions. I then aim to derive insights about microbial symbiosis by focusing on a particular system, that of brownbanded cockroaches, Supella longipalpa (Blattaria: Blattellidae) and their specialist wasp parasitoids, Comperia merceti (Hymenoptera: Encyrtidae). Here, I identify the symbiotic community of these two insects by using both culture-dependent and independent methods to characterize the vertically transmitted bacterial and fungal associates. Finally, I show that a heritable fungus in C. merceti, long presumed to be a mutualist, is parasitic under laboratory conditions: infected wasps incur fitness costs for housing the fungal symbiont relative to uninfected wasps. Additionally, although the fungus is not horizontally transmitted sexually, it is readily horizontally transmitted from the offspring of infected females to those of uninfected females that are using the same host.

Les bracovirus forment une symbiose avec les guêpes parasitoïdes, demeurant dans leur génome et produits uniquement dans leurs ovaires. Nous avons caractérisé comment les cercles d’ADNdb contenu dans les particules étaient amplifiés depuis leur forme provirale avant leur encapsidation.Nous avons montré que le site d’intégration du génome viral est conservé chez les bracovirus et organisé dans le génome de la guêpe en un macrolocus regroupant la majorité des segments proviraux et 7 loci isolés. Nous avons mis en évidence 12 unités de réplication (UR) et que les 9 gènes viraux du cluster nudiviral étaient amplifiés sur une UR sans être encapsidés. Nous avons identifié des concatémères tête-tête et queue-queue comme étant les intermédiaires de réplication des UR, caractéristiques d’une réplication linéaire du génome viral. Enfin, nous avons montré que l’ADN polymérase B2 appartenait à un élément Maverick. L’absence de gènes viraux de la réplication du génome viral semble indiquer que la machinerie réplicative cellulaire serait impliquée. Il reste maintenant à mettre en évidence les différents facteurs cellulaires participant à l’amplification du génome viral. / Bracovirus form a symbiosis with parasitoid wasp, remaining in their genome and products only in their ovaries. We characterized how packaged dsDNA circles were amplified from their proviral genome before packaging in viral particles.We showed that viral genome integration site is conserved in bracovirus and organized in the wasp genome in a macrolocus where the majority of proviral segments was found and 7 isolated loci. We showed 12 replication units (UR) and the 9 nudiviral genes from cluster were amplified on a UR without being packaged. We identified concatemers head-head and tail-tail as the replication intermediates of UR, indicating a linear replication of the viral genome. Finally, we showed that DNA polymerase B2 belonged to a Maverick element.The absence of viral gene involved in the genome replication suggests that the cellular replication machinery is involved. It remains to highlight the different cellular factors involved in the amplification of the viral genome.

La consanguinité est connue par les biologistes pour diminuer la valeur sélective des individus en diminuant par exemple leur survie ou leur fertilité. De ce fait, la sélection naturelle devrait favoriser l'apparition de comportements permettant l'évitement des accouplements entre apparentes pour limiter les conséquences néfastes dues à la dépression de consanguinité. Cette dépression de consanguinité est particulièrement visible chez les Hyménoptères avec un système de détermination du sexe appelé single-locus Complementary Sex Determination (sl-CSD), où elle amène à la production de males diploïdes non viables ou stériles. Mon travail de thèse a ainsi consiste à étudier le phénomène d'évitement d'accouplements entre apparentes dans des populations naturelles d'un hyménoptère parasitoïde avec sl-CSD, Venturia canescens, ainsi que des signaux utilisés par les femelles pour déterminer l'apparentement qu'elles ont avec les individus qu'elles rencontrent. Nous avons d'abord étudié le lien unissant type d'habitat (continental, iles ou laboratoire), diversité génétique et production de males diploïdes dans 11 populations de V. canescens. En effet, un cadre théorique nomme "Vortex d'extinction du aux males diploïdes" prédit une corrélation négative entre isolations des populations, diversité génétique et production de males diploïdes pouvant amener à l'extinction de populations d'Hyménoptères. Nous avons ainsi démontré une corrélation négative entre diversité génétique et production de males diploïdes dans les populations isolées de V. canescens. Ensuite, il a été montré précédemment que les femelles de cette espèce étaient capables de discriminer les males qui leur étaient apparentes et d'éviter les accouplements entre apparentes en laboratoire. Nous nous sommes ainsi intéressés à ce phénomène d'évitement d'accouplement entre apparentes dans des populations naturelles grâce au génotypage de 450 individus du terrain et leur descendants. Nous avons montré que les femelles toléraient les accouplements entre apparentes sur le terrain ainsi qu'en laboratoire en présence de plusieurs males, nous permettant de mettre en lumière l'importance des conditions environnementales sur le choix du partenaire sexuel. Nous nous sommes enfin concentrés sur le système de reconnaissance des apparentes au niveau mécanistique en étudiant les signaux chimiques utilisés par les femelles pour reconnaitre leurs apparentes dans deux contextes écologiques différents, le choix du partenaire sexuel et l'évitement du superparasitisme lors de la ponte. Nous avons ainsi montré des similitudes entre les compositions chimiques de ces deux signaux mais aussi qu'ils n'étaient pas interchangeables entre les deux contextes écologiques étudiés. Au final, les résultats obtenus apportent un nouvel éclairage sur les conditions nécessaires à l'apparition d'un évitement d'accouplements entre apparentes dans des populations naturelles ainsi que sur les signaux utilisés lors de la reconnaissance de parentèle chez un hyménoptère parasitoïde / Inbreeding is well known by biologists to lower the fitness of individuals by or example decreasing survival or fertility. Therefore, natural selection should favour behaviours preventing the reproduction of genetically-related individuals or mitigating harmful consequences, called inbreeding depression. Inbreeding depression is particularly visible in Hymenoptera with a sex-determination system called single-locus Complementary Sex Determination (sl-CSD), where it leads to the production of diploid males that are either unviable or sterile. My PhD work has thus been devoted to the study of sib-mating avoidance in natural populations of a parasitoid with sl-CSD, Venturia canescens, and to understand the cues used by females recognize their kin. We first studied the link between habitat type (continental, island or captive), genetic diversity and diploid male production in 11 V. canescens populations. Indeed, a theoretical framework called "Diploid male extinction vortex" predict a negative correlation between populations’ isolation, genetic diversity and diploid male production that could lead to the extinction of hymenopteran populations.We actually showed a negative correlation between genetic diversity and diploid male production in isolated populations. Previous studies have furthermore demonstrated kin discrimination and sib-mating avoidance by V. canescens females in the laboratory. We therefore studied the sibmating avoidance behaviour in natural populations of this species by genotyping more than 450 wild individuals and their offsprings. We demonstrated that females tolerated inbreeding in the wild as well as in the laboratory when several males were present. We highlighted the importance of environmental conditions on mate choice. At last, we were interested in the kin recognition system and researched the chemical cues used by females in two ecological contexts, mate choice and superparasitism avoidance. This allowed us to identify similarities in the composition of the two chemical signals and that they were not interchangeable between the two studied ecological contexts. In the end, the results we obtained shed new light on the necessary conditions for the apparition of sib-mating avoidance in natural populations, as well as on the cues used for kin recognition in a parasitoid

Les associations symbiotiques entre microorganismes et eucaryotes sont omniprésentes dans le monde vivant. Ces microorganismes peuvent jouer un rôle crucial dans l’évolution et l’écologie de leurs porteurs en modifiant leur phénotype. Ces symbiotes étant le plus souvent héritables, les phénotypes étendus résultant de ces associations symbiotiques peuvent se transmettre aux générations suivantes. Certains microorganismes vont permettre l’accès à une ressource alimentaire, d’autres conférer une protection contre un ennemi. Une telle protection symbiotique est rencontrée chez le puceron du pois (Acyrthosiphon pisum) en interaction avec la bactérie Hamiltonella defensa. Cette symbiose confère au puceron une résistance face à l’attaque de son principal ennemi : le parasitoïde Aphidius ervi. Les populations de ce ravageur des Légumineuses sont structurées en biotypes (populations spécialisées sur des plantes hôtes). La distribution du symbiote protecteur au sein des populations de pucerons est singulière. De nombreux individus vivant sur la luzerne, la bugrane ou les genêts abritent ce symbiote alors qu’il est peu fréquent dans les populations d’autres biotypes d’A. pisum comme le pois ou le trèfle. Nous avons cherché à comprendre pourquoi H. defensa n’était pas retrouvé chez tous les biotypes du puceron du pois. Afin de prédire la dynamique de la symbiose protectrice et le potentiel de résistance dans les populations aphidiennes naturelles, nous nous sommes intéressés à plusieurs processus écologiques et évolutifs. L’incidence de la pression des parasitoïdes sur la composition des populations symbiotiques a été mesurée chez trois biotypes (luzerne, pois et trèfle) à travers une approche terrain. La distribution du symbiote H. defensa dans les populations est directement dépendante de la variabilité du phénotype associé exprimé dans les différentes populations, j’ai identifié les phénotypes associés au symbiote pour des pucerons issus de différents biotypes ainsi que l’influence du contexte local sur ces phénotypes. L’absence d’H. defensa chez certains individus peut s’expliquer par la redondance d’une fonction protectrice en place chez ces biotypes comme un alternative symbiotique autre que H. defensa ou encore une immunité forte. Enfin, nous avons testé si le cumule des protections symbiotiques conférées par deux bactéries du cortège du puceron du pois pouvaient se cumuler créant ainsi des super-organismes. Mon travail met en évidence l’implication de nombreux facteurs dans la prédiction des fréquences symbiotiques d’une bactérie facultative dans les populations d’hôte. / Symbiotic associations between microorganisms and eukaryotes are ubiquitous in the living world. These microorganisms can play a crucial role in the evolution and ecology of their hosts by altering their phenotypes. Since these symbionts are usually heritable, extended phenotypes resulting from these symbiotic associations may be transmitted to subsequent generations. Some microorganisms will allow access to a food source; others will provide protection against natural enemies. Such symbiotic protection is found in the pea aphid (Acyrthosiphon pisum) in its interaction with the bacteria Hamiltonella defensa. This symbiosis provides the aphid with a resistance against the attack of its main parasitoid enemy: Aphidius ervi. The populations of the pea aphid, a legume pest insect, are structured in different biotypes (specialized populations on host plants). The distribution of this protective symbiont within pea aphid populations is singular: many individuals living on Medicago sativa (alfalfa), Ononis spinosa or Genista sagittalis and G. tinctoria host plant with H. defensa while it is rarely found in other populations of A. pisum biotypes such as Pisum sativum (pea) or Trifolium sp. (clover). We sought to understand why H. defensa was not found in every pea aphid biotype. In order to predict the dynamics of the protective symbiosis and the resistance potential in natural aphid populations, we focused on several ecological and evolutionary processes. We measured the consequence of parasitoid stress in the composition of symbiotic populations in three different biotypes (alfalfa, clover and pea) using a field approach. The distribution of H. defensa symbiont in populations dependent directly on the variability of the associated phenotype expressed in different populations. We identified the phenotypes associated with this symbiont in aphids from different biotypes, and the influence of the local context on these phenotypes. The lack of H. defensa in some individuals can be explained by the redundancy of a protective function already in place in these biotypes, such as an alternative symbiotic species or a strong immunity. Finally, we tested whether the symbiotic protections provided by two different bacteria in the pea aphid could be cumulated, thus creating super-organisms. My work highlights the many factors involved in predicting the frequencies of facultative symbiotic bacteria in host populations.

Chez la guêpe parasitoïde Venturia canescens, des particules virales dépourvues d'ADN appelées VLP (pour "Virus-like Particules") sont produites spécifiquement dans les ovaires et tapissent le chorion des oeufs qui sont injectés dans la chenille hôte. Les VLP ont une fonction immunosuppressive pour l'hôte parasité et permettent ainsi la survie des oeufs du parasitoïde. Ces VLP résultent de l’intégration d’un nudivirus dans le génome de l’ancêtre de la guêpe, nudivirus qui a été ensuite domestiqué pour former des liposomes viraux capables de véhiculer dans l’hôte des protéines de virulence d'origine cellulaire. L’étude réalisée au cours de cette thèse a eu pour objet, d’une part, d'étudier les mécanismes de domestication virale qui ont conduit au virus symbiotique endogène actuel nommé VcENV (pour V. canescens endogenous nudivirus) et d’autre part, d'apporter des éléments de réponse sur le processus de morphogénèse et le mode d'action parasitaire des VLP. / Viral particles devoid of DNA called VLPs (for Virus-Like Particles) are specifically produced in the ovaries of the parasitoid wasp Venturia canescens and line the chorion of the wasp’s eggs injected into the host caterpillar. VLPs are immunosuppressive and allow parasitoid eggs survival. These VLPs result from the integration of a nudivirus into the wasp ancestor genome, nudivirus which was then domesticated to form viral liposomes capable of carrying, into the host, virulence proteins of cellular origin. The aim of the study carried out during this thesis was, first, to analyze the viral domestication mechanisms that led to the current endogenous symbiotic virus called VcENV (for V. canescens endogenous nudivirus) and secondly to provide some answers on VLPs morphogenesis process and parasitic mode of action.