Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 26 mars 2004). Bibliogr.

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

Dans l'écosystème naturel, les insectes phytophages suceurs spécialistes tels que les pucerons sont exposés à une diversité de stress environnementaux, qui sont soit des facteurs biotiques impliquant les ressources alimentaires (stress indirect exercé via la plante hôte) ou des antagonistes naturels (parasites, pathogènes), soit des facteurs abiotiques tels l'exposition au rayonnement solaire intense, ou à des variations importantes de la température. Dans le cadre de mon projet, j'ai examiné les réponses du puceron de la pomme de terre Macrosiphum euphorbiae (Thomas) aux stress causés par (i) la réaction de sa plante hôte à l'herbivorie simultanée impliquant un défoliateur (doryphore, Leptinotarsa decemlineata) ou au stress hydrique sévère, (ii) le parasitisme par des endoparasitoïdes spécialiste et non-spécialiste (Aphidius spp.), et (iii) le rayonnement solaire intense causant un stress de température élevée ainsi qu'une exposition au rayonnement ultraviolet de type B (UV-B). Dans l'ensemble, mes résultats démontrent que peu importe le traitement de stress, la performance des pucerons est affectée d'une manière ou d'une autre, avec un impact sur divers indices de fitness. Mes résultats ont confirmé que M. euphorbiae était très affecté (croissance, reproduction, survie) par le stress hydrique de sa plante hôte. Cependant, il est intéressant d'observer qu'aucune baisse de performance n'a été détectée même lorsque sa plante hôte était substantiellement défoliée par le doryphore, ce qui suggère qu'il s'adapte facilement à ce type de stress. Quant aux stress consécutifs à l'attaque par des endoparasitoïdes, mes résultats ont confirmé que M. euphorbiae était très résistant à Aphidius ervi (généralement associé à des pucerons sur légumineuses); par contre, il était très susceptible à A. nigripes (spécialiste des pucerons associés à la pomme de terre). En ce qui concerne la troisième étude, l'effet d'un stress thermique fluctuant journalièrement affecte aussi fortement le comportement, la croissance, le développement et la fécondité de M. euphorbiae, à l'inverse des rayonnements UV-B, auxquels cet insecte réagit moins. L'étude du protéome du puceron soumis à ces stress divers a permis l'analyse quantitative simultanée d'un grand nombre de protéines et ce sans a priori quant au choix de protéines modèles particulières. Les patrons d'expression et de répression observés différaient en fonction du stress exercé sur le puceron. Certains groupes de protéines modulées sous des stress particuliers révèlent des stratégies de réponse spécifiques aux différents stress. À l'inverse, d'autres groupes montraient une réponse plus générale face aux différents stress. De plus, plusieurs protéines modulées sont probablement des protéines de bactéries symbiotiques qui semblent jouer un rôle important dans la réponse métabolique du puceron suite aux stress. Cette étude est l'une des premières à aborder les effets du stress environnemental sur les insectes phytophages par une approche protéomique. Elle illustre clairement aussi le potentiel des outils de la protéomique pour contribuer à identifier les gènes codant pour ces protéines chez les pucerons, un groupe important dont le génome n'a pas encore été complètement séquence.

En partant d’études plus récentes qui visent à élucider de quelle façon des accessions de pommes de terre sauvages sont résistantes envers les pucerons, notamment le puceron de la pomme de terre, Macrosiphum euphorbiae (Thomas), et le puceron vert du pêcher, Myzus persicae (Sulzer), et également envers le doryphore de la pomme, Leptinotarsa decemlineata (Say), on a choisi 16 variétés de Solanum sauvages. Il est important de noter dès le début, que pour la grande majorité de variétés de plantes utilisées dans notre étude, on avait des informations sur leur résistance envers les trois insectes ravageurs déjà nommés, mais pas nécessairement au niveau des accessions. On a mis en place deux dispositifs expérimentaux pour vérifier la résistance relative envers ces deux pucerons. Les deux dispositifs ont été déployés dans un champ qui faisait partie d’une ferme commerciale de pomme de terre, à 80 km au sud-est de Montréal. Le premier dispositif comportait 12 accessions de Solanum sauvages et un témoin, Solanum tuberosum, une variété commerciale. Les plantes ont été distribuées au hasard sur une ligne. La ligne a été répliquée trois fois. L’infestation des plantes a été faite de façon naturelle. Le comptage des pucerons et d’autres insectes trouvés sur les plantes a été effectué hebdomadairement. Les résultats obtenus démontrent que Solanum oplocense et Solanum tarijense semblent être plus vulnérables aux deux pucerons. Le deuxième dispositif a été utilisé pour étudier les plantes et les pucerons en milieu semi-contrôlé. On a choisi 8 plantes, 7 accessions sauvages et une commerciale (témoin), qui ont été encagées et ensuite infestées avec 30 pucerons. Les pucerons trouvés sur chaque plante ont été comptés hebdomadairement pendant 6 semaines. On a observé que sur le témoin, les populations des deux pucerons augmentent progressivement et atteignent le maximum dans la quatrième semaine, avec une moyenne de 6460 pucerons de la pomme de terre et 7790 pucerons vert du pêcher. Par contre, sur les autres accessions sauvages, les pucerons se sont établis en plus faibles populations. Par exemple, sur Solanum polyadenium, le maximum a été atteint à la cinquième semaine quand il y avait en moyenne 250 M. euphorbiae et 298 M. persicae. Toutes les variétés sauvages utilisées ont démontré des niveaux différents de résistance envers les deux pucerons; S. polyadenium a été trouvé très résistante, S. tarijense résistante et S. pinnatisectum susceptible d’être résistante. La colonisation de la même variété de plante, par chaque espèce de pucerons a été relativement similaire. La densité des morphes ailés a été un bon indicateur de traits de résistance. Ces résultats démontrent le potentiel de résistance de certaines accessions de pommes de terre sauvages. Quelques variétés qui présentaient de la résistance envers le doryphore, présentent aussi de la résistance envers les deux pucerons. Une nouvelle méthode pour sélectionner les plantes qui présentent des traits potentiels de résistance envers les pucerons a été mise en place. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Solanum sauvages, Myzus persicae, Macrosiphum euphorbia, résistance

Thèse ( Ph.D.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2004). Bibliogr.

Afin d'utiliser les phéromones sexuelles dans les programmes de lutte intégrée des espèces nuisibles d'insectes, il est essentiel d'identifier les composés chimiques phéromonaux et de comprendre adéquatement la biologie reproductive des espèces considérées. Cette thèse porte sur l'étude de ces deux thèmes chez le puceron de la pomme de terre, Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae), un insecte nuisible pour l'agriculture à l'échelle mondiale. Les femelles sexuées vierges du puceron de la pomme de terre émettent leur phéromone sexuelle afin d'attirer les mâles conspécifiques. Lorsque soumisent à des températures froides, elles expriment ce comportement à un plus jeune âge que dans des conditions plus chaudes. En laboratoire, pour tous les régimes thermiques, une grande différence était observée au niveau du comportement d'appel en fonction de l'âge (i.e., les vieilles femelles appelaient plus tôt après l'ouverture des lumières et passaient plus de temps à appeler). Toutefois, sur le terrain, compte tenu des effets des faibles températures, des vents élevés et de la pluie sur l'activité des femelles en appel, les changements liés à l'âge étaient beaucoup moins prononcés. La phéromone sexuelle libérée par les femelles de M. euphorbiae a été identifiée comme étant un mélange de deux monoterpenoïdes, le nepetalactol (I) et la nepetalactone (II). Ces deux composés étaient présents dans un rapport de 4:1 à l'émergence des femelles. Ce ratio a changé avec l'âge, les femelles les plus âgées libérant un mélange au rapport de 2:1. Des proportions semblables de mâles de M. euphorbiae ont répondu aux mélanges synthétiques des rapports de 3:1, 4:1 et 5:1 et aux femelles vierges en appel. Cependant, les mâles mettaient plus de temps pour atteindre une source de phéromone synthétique que des femelles en appel. Le comportement des mâles face aux femelles sexuées en appel a été étudié dans des bioessais en laboratoire et sur le terrain. En laboratoire, les mâles détectaient la phéromone et s'orientaient vers la source mais ne volaient pas contre le vent lorsqu'ils étaient exposés à une source de phéromone. Par contre, ils rejoignaient la source si un pont était présent entre la source de phéromone et les cages de relâche pour leur permettre de marcher contre le vent. Sur le terrain, les comportements d'appel des femelles et de marche des mâles ont été étudiés pour différentes vitesses de vent inférieures à 5 m/s. Les femelles appelent jusqu'à une vitesse de 4 m/s mais le comportement de vol des mâles était inhibé à des vélocités supérieures à 2 m/s. Tel qu'observé en laboratoire, les mâles marchaient vers la source à des vitesses de vent élevées. Toutefois, contrairement aux résultats de laboratoire où les mâles atteignaient tous la source en marchant, 30% des mâles volaient contre le vent et se posaient sur la source. L'étude détaillée des patrons de vent a démontré qu'en présence de vent, les mâles marchaient vers la source, mais s'envolaient et progressaient vers l'avant lorsqu'une accalmie temporaire du vent se présentait. / In order to use insect sex pheromones in integrated management programme of pest species, it is essential to have the correct identification of the chemical composition of pheromones and a solid understanding of the reproductive biology for the species in question. In this thesis, I examined the two aspects in the potato aphid, Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae), an agricultural pest of importance worldwide. Virgin female oviparae of the potato aphid release sex pheromone to attract conspecific males. At cooler temperatures females express this behavior at a younger age that at warmer ones. Under all constant temperature regimes in the laboratory there was a significant change in calling behavior as a function of age, with older females calling sooner after the "lights on" signal and spending more time calling. However, under field conditions the age related changes were much less evident due to the effects of low temperatures, high winds and rain on female calling activity. The sex pheromone emitted by calling females of M. euphorbiae was identified as a mixture of two monoterpenoids nepetalactol (I) and nepetalactone (II). The two components were present in a 4:1 ratio in the young females, but this changed with age and older females released a 2:1 ratio. A similar proportion of M. euphorbiae males responded to 3:1, 4:1, and 5:1 synthetic blends and to calling virgin, although the time taken to reach the source was less when conspecific females were used. Males' behaviour to the calling females was examined in the laboratory and field bioassays. In the laboratory, males detected and oriented themselves to the source but did not fly upwind when exposed to calling females or appropriate lures, and only reached the source if there was a bridge available between the release cage and pheromone source allowing them to walk upwind. Under field conditions female calling, and male walking behavior were observed under variable wind speeds <5m/s, but male flight behavior was inhibited at variable winds >2m/s. In contrast to laboratory results where males only reached the source by walking, nearly 40% of males reaching the source did so by flying. A detailed examination of the wind patterns showed that in the presence of wind males walked towards the source but would take flight and make forward progress when there was a temporary lull in the wind.

Les hyperparasitoïdes sont des guêpes parasitoïdes des parasitoïdes primaires. Au sein d’un écosystème, ils occupent le quatrième niveau trophique. Une meilleure connaissance de la biologie et du comportement des hyperparasitoïdes est indispensable pour comprendre leur relation avec les parasitoïdes et leur rôle dans les écosystèmes. Dans cette étude, quatre espèces d’hyperparasitoïdes de pucerons différant quant à leur phylogénie, mode de développement (koinobionte vs. idiobionte), stades d’hôte attaqués, et spécificité parasitaire ont été choisies: Dendrocerus carpenteri (Curtis) (Megaspilidae), Asaphes suspensus Walker (Pteromalidae), Alloxysta victrix (Westwood) (Alloxystidae) et Syrphophagus aphidivorus (Mayr) (Encyrtidae). Au laboratoire, j’ai comparé leurs paramètres d’histoire de vie et comportements de recherche par une approche comparative directe au sein du système trophique: pomme de terre (Solanum tuberosum L.); puceron de la pomme de terre, Macrosiphum euphorbiae (Thomas); parasitoïde hôte Aphidius nigripes Ashmead. Les résultats ont révélé une grande variation interspécifique des paramètres d’histoire de vie des hyperparasitoïdes. Cette variation n’a pu être attribuée exclusivement à la dichotomie du mode de développement (koinobionte ou idiobionte), tel que démontré pour les parasitoïdes primaires. L’hyperparasitoïde S. aphidivorus est atypique, ayant la capacité d’attaquer soit la larve parasitoïde dans le puceron vivant, soit sa pupe après la momification du puceron. Les femelles préféraient cet hôte, lequel s’est également avéré le plus convenable au développement. Des tests d’olfactométrie et des observations comportementales ont révélé que les femelles hyperparasitoïdes en quête d’hôtes ne seraient pas attirées à distance par des odeurs. Toutefois, elles utilisent des stimuli de contact sur la plante afin de localiser leur hôte. À ce niveau, le miellat de puceron est apparu comme l’un des principaux stimuli utilisés par les femelles, lesquelles discriminaient entre le miellat de puceron et celui de cochenille, Coccus hesperidum, n’abritant pas d’hôtes potentiels. Par contre, les femelles hyperparasitoïdes n’ont pas distingué le miellat de pucerons sains non-parasités, et celui de pucerons parasités par A. nigripes. Cette étude indique que plusieurs facteurs influencent simultanément l’histoire de vie des hyperparasitoïdes de pucerons. Leur subdivision habituelle en endoparasitoïdes koinobiontes de larves parasitoïdes dans les pucerons vivants, et ectoparasitoïdes idiobiontes de pupes de parasitoïdes dans les pucerons momifiés ne traduit pas toutes les différences interspécifiques observées. Des différences d’ordre phylogénique seraient également importantes, ces espèces provenant de taxons différents. A bien des égards, les paramètres de vie et le comportement des hyperparasitoïdes de pucerons diffèrent de ceux des parasitoïdes primaires de pucerons. / Hyperparasitoids are parasitic wasps that attack primary parasitoids. They constitute the fourth trophic level in many ecosystems. A better understanding of hyperparasitoid biology and behaviour is needed to unravel the nature of parasitoid - hyperparasitoid interactions and their role in the functioning of communities and ecosystems. In this thesis, the life history traits and host searching behaviour of aphid hyperparasitoids are studied using a direct comparative approach. Four species were chosen that differ in development mode (koinobiont or idiobiont), host stage attacked and host range: Dendrocerus carpenteri (Curtis) (Megaspilidae), Asaphes suspensus Walker (Pteromalidae), Alloxysta victrix (Westwood) (Alloxystidae) et Syrphophagus aphidivorus (Mayr) (Encyrtidae) have been studied on the same potato (Solanum tuberosum L.), potato aphid (Macrosiphum euphorbiae (Thomas)) and primary parasitoid (Aphidius nigripes Ashmead) system. The results revealed a large variation in life history traits between species, which could not be explained simply by dichotomy in development mode, as proposed for primary parasitoids. The hyperparasitoid S. aphidivorus is special because females can attack the parasitoid host in the still-living aphid, or in the mummified aphid. Female S. aphidivorus had a preference for aphid mummies, which also contain the most profitable host stage for hyperparasitoid development. Olfactometer tests and behavioural observations indicated that searching hyperparasitoid females were not attracted by olfactory cues. However, they clearly reacted to host-related contact cues while searching on a plant. Here, honeydew was one of the principal contact cues used by female hyperparasitoids to locate hosts. Females discriminated between honeydew from an aphid host and that from a non-host, the soft brown scale, Coccus hesperidum, but made no difference between honeydew from healthy, unparasitised aphids, and those parasitised by A. nigripes. This study indicates that several factors probably act simultaneaously on life history strategies. The simple classification of aphid hyperparasitoids as koinobiont endoparasitoids of parasitoid larvae in living aphids, or idiobiont ectoparasitoids of parasitoid pupae in mummified aphids does not explain all observed interspecific differences. Lineage specific effects must also be important, as the species belong to different taxa. Finally, in many aspects, the life history parameters and behaviour of aphid hyperparastoids differ from those reported for primary aphid parasitoids.