Thèse doctorat : Bioinformatique : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 273-306. Publications de l'auteur p. 269-270.

Les pucerons sont considérés comme des ravageurs majeurs, dune part en raison de leur action directe sur le végétal, mais également en tant que vecteurs de nombreux virus phytopathogènes. A lheure actuelle, la lutte contre certaines espèces de pucerons, au moyen dinsecticides de synthèse, devient extrêmement difficile en raison de lapparition de populations résistantes. Le développement de nouveaux produits antiparasitaires, visant spécifiquement les pucerons, devient, par conséquent, hautement souhaitable. Dans ce contexte, nous avons choisi de nous intéresser aux enzymes de la famille des « short-chain » isoprényle diphosphate synthases (scIPPS). Ces enzymes constituent une classe de prényltransférases impliquées dans le métabolisme des isoprénoïdes. Cette classe comprend la géranyle diphosphate synthase, la farnésyle diphosphate synthase et la géranylgéranyle diphosphate synthase qui respectivement synthétise le géranyle diphosphate (GPP, C10), le farnésyle diphosphate (FPP, C15), et le géranylgéranyle diphosphate (GGPP, C20). Nous avons cloné chez le puceron un nouveau type de scIPPS. Contrairement à d'autres scIPPS connues, lenzyme recombinante du puceron affiche une activité bifonctionnelle ; cette dernière étant capable de synthétiser à la fois le GPP, le précurseur commun des monoterpènes, mais également le FPP, le précurseur des sesquiterpènes. Chez les pucerons, ces deux précurseurs sont supposés jouer un rôle clé dans la biosynthèse de l'hormone juvénile et des phéromones d'alarme et sexuelle. Dans le but de fournir une explication structurelle à la bifonctionnalité observée chez la GPP/FPP synthase de puceron, nous avons entrepris de résoudre sa structure tridimensionnelle en se basant sur les structures cristallographiques du poulet. Plusieurs mutants ont été ensuite conçus et caractérisés.

Cette thèse est une étude systémique de la régulation de la transcription des gènes de la bactérie Buchnera aphidicola vivant en symbiose intracellulaire obligatoire avec le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum. Plusieurs études expérimentales antérieures sur ce modèle de symbiose attestent d'une part que la bactérie fournit à son hôte le complément nutritionnel qu'il ne trouve pas dans son alimentation, et d'autre part, que la bactérie adapte cette fourniture aux variations de la demande de son hôte, les mécanismes impliqués dans cette régulation demeurant relativement obscurs. Nous avons structuré notre analyse de la régulation de la transcription chez Buchnera en quatre parties. La première dresse l'inventaire de la machinerie transcriptionnelle de Buchnera. La deuxième partie analyse l'architecture génomique de Buchnera, i.e. l'organisation et l'évolution de sa carte opéronique. Pour cette étude, nous avons été amenés à développer une méthode bayésienne de prédiction d'opérons adaptée à Buchnera, ce qui nous a permis de proposer une nouvelle carte opéronique de la bactérie. La troisième partie porte sur les propriétés structurelles séquence-dépendantes du chromosome de Buchnera. Les résultats obtenus à l'Issue de cette approche ascendante, nous ont amené à construire un premier modèle de réseau de la régulation transcriptionnelle chez Buchnera. Enfin, la quatrième partie est un travail de modélisation suivant une approche descendante. Il s'agit du développement d'une méthode d'inférence de réseau de régulation à partir de données d'expression que nous avons appelée IGOIM. Cette méthode a été validée sur des jeux de données simulées et de la littérature.

Les effecteurs jouent un rôle fondamental lors des interactions antagonistes plantes-pathogènes en supprimant les défenses de la plante, permettant ainsi aux parasites de se développer. De tels effecteurs ont été caractérisés chez les insectes herbivores mais leur rôle dans la spécialisation à la plante reste méconnu. Les pucerons se nourrissent de la sève du phloème et injectent dans la plante des effecteurs salivaires. L'étude des patrons d’évolution des effecteurs, ainsi que la caractérisation de leurs fonctions sont nécessaires à la compréhension des mécanismes de spécialisation chez les pucerons. Au cours de ces travaux, nous avons cherché à identifier les effecteurs salivaires impliqués dans l'adaptation du puceron du pois, Acyrthosiphon pisum, à ses hôtes.Des approches évolutives, basées sur un nouveau catalogue de 740 effecteurs candidats surexprimés dans les glandes salivaires de A. pisum, ont révélé que certains d'entre eux évoluent rapidement et que l'expansion de familles multigéniques apparaît comme une source importante de diversité des effecteurs. En parallèle, ces travaux ont permis d'optimiser l'expression transitoire médiée par Agrobacterium dans le pois. Ce nouvel outil d'analyse fonctionnelle permet maintenant l'étude des effecteurs candidats afin d'identifier les effecteurs du puceron du pois impliqués dans l'adaptation à la plante hôte. / Effectors play fundamental roles in antagonistic plant-pathogen interactions mainly by suppressing plant defense and allow parasites to multiply on the plant. Some effectors have been characterized in herbivorous insects; however, their role to the evolution in plant specialization remains unknown. Aphids feed from phloem sap and inject salivary effectors into the host plant. Studying evolutionary patterns and characterizing functions of effectors appear as important steps toward unveiling the mechanisms of host plant specialization in aphids. This work sought to identify salivary effectors that are involved in plant specialization of the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Evolutionary approaches based on a new catalogue of 740 putative effectors that are up-regulated in salivary glands of A. pisum revealed that some of them evolve rapidly.Moreover, gene family expansion appear as an important source of novel effectors. In parallel, this work optimized Agrobacterium-mediated transient gene expression in pea to provide a new tool for functional analyses of pea aphid effectors. The construction of a comprehensive catalogue of A. pisum salivary effectors and evolutionary analysis of them provide new candidates in host plant adaptation. By using the gene expression tool now available in pea, functional characterization of candidates will help to identify the effectors that are involved in plant specialization of the pea aphid.

Au Québec, le dépérissement des fraisières cultivées (Fragaria x ananassa Duchesne) observé dernièrement a principalement été causé par les virus SMYEV, SCV, SMoV, SVBV et SPaV. Les vecteurs sont le puceron du fraisier, Chaetosiphon fragaefolii (Cockerell), et l’aleurode des serres, Trialeurodes vaporariorum (Westwood). Cette étude de deux ans comportait six objectifs. Premièrement, nous avons comparé l’efficacité de deux outils de dépistage des vecteurs, soit les pièges-collants jaunes et les pièges-bols jaunes. Les résultats démontrent que les pièges-collants sont plus efficaces pour la capture de pucerons et d’aleurodes, toutes espèces confondues. Deuxièmement, nous avons déterminé les périodes de vol des deux insectes vecteurs à l’échelle provinciale. Les résultats indiquent que le puceron du fraisier est principalement présent dans les champs du début juillet jusqu’au début septembre. Quant à l’aleurode des serres, il est présent de début juin jusqu’à la fin octobre. Troisièmement, nous avons évalué la prévalence des virus SMYEV et SCV dans les spécimens de pucerons du fraisier ailés capturés. Des analyses RT-PCR ont démontré que 38% des pucerons (N=205) étaient infectés. Le quatrième objectif consistait à évaluer la capacité des fraisiers sauvages (Fragaria virginiana Miller) à constituer un réservoir naturel de virus. Les analyses RT-PCR ont indiquées que 67% des talles de fraisierssauvages (N=12) étaient infectées et qu’elles représentent donc des réservoirs de virus. Le cinquième objectif était de suivre l’accumulation des virus dans 14 fraisières à l’aide de plants sentinelles protégés et exposés. Les résultats confirment que les plants de fraisier exposés en plein champ ont accumulé des virus suite aux envolées des vecteurs. Enfin, nous avons réalisé un inventaire considérable des différentes espèces de pucerons et d’aleurodes retrouvées en fraisières. Cette étude a apporté d’importantes contributions dans la gestion des insectes vecteurs de virus dans le cadre de la problématique du dépérissement des fraisières au Québec. / Au Québec, le dépérissement des fraisières cultivées (Fragaria x ananassa Duchesne) observé dernièrement a principalement été causé par les virus SMYEV, SCV, SMoV, SVBV et SPaV. Les vecteurs sont le puceron du fraisier, Chaetosiphon fragaefolii (Cockerell), et l’aleurode des serres, Trialeurodes vaporariorum (Westwood). Cette étude de deux ans comportait six objectifs. Premièrement, nous avons comparé l’efficacité de deux outils de dépistage des vecteurs, soit les pièges-collants jaunes et les pièges-bols jaunes. Les résultats démontrent que les pièges-collants sont plus efficaces pour la capture de pucerons et d’aleurodes, toutes espèces confondues. Deuxièmement, nous avons déterminé les périodes de vol des deux insectes vecteurs à l’échelle provinciale. Les résultats indiquent que le puceron du fraisier est principalement présent dans les champs du début juillet jusqu’au début septembre. Quant à l’aleurode des serres, il est présent de début juin jusqu’à la fin octobre. Troisièmement, nous avons évalué la prévalence des virus SMYEV et SCV dans les spécimens de pucerons du fraisier ailés capturés. Des analyses RT-PCR ont démontré que 38% des pucerons (N=205) étaient infectés. Le quatrième objectif consistait à évaluer la capacité des fraisiers sauvages (Fragaria virginiana Miller) à constituer un réservoir naturel de virus. Les analyses RT-PCR ont indiquées que 67% des talles de fraisierssauvages (N=12) étaient infectées et qu’elles représentent donc des réservoirs de virus. Le cinquième objectif était de suivre l’accumulation des virus dans 14 fraisières à l’aide de plants sentinelles protégés et exposés. Les résultats confirment que les plants de fraisier exposés en plein champ ont accumulé des virus suite aux envolées des vecteurs. Enfin, nous avons réalisé un inventaire considérable des différentes espèces de pucerons et d’aleurodes retrouvées en fraisières. Cette étude a apporté d’importantes contributions dans la gestion des insectes vecteurs de virus dans le cadre de la problématique du dépérissement des fraisières au Québec. / In Quebec, strawberry decline disease outbreak occurring in strawberry fields (Fragaria x ananassa Duchesne) has been predominantly caused by viruses (SMoV, SVBV, SPaV, SMYEV and SCV). The vectors are the strawberry aphid, Chaetosiphon fragaefolii (Cockerell) (Hemiptera: Aphididae) and the greenhouse whitefly, Trialeurodes vaporariorum (Westwood) (Hemiptera : Aleyrodidae). This 2-year study had six objectives. First, we compared the effectiveness of two screening techniques, yellow sticky traps and yellow pan-traps. The results demonstrated that the yellow sticky traps are more effective for capturing aphids and whiteflies, all species combined. The second objective was to determine the flight periods of the main vectors across the province. The results indicated that the winged strawberry aphids are mainly present in strawberry fields from early July until early September. As for the greenhouse whitefly, it is mainly present from early June and extends through October. The third objective was to measure the prevalence of SMYEV and SCVin winged strawberry aphid specimens captured in 2014 and 2015. The RT-PCR results indicated that 38% of the aphids (N=205) captured were infected. The fourth objective was to examine the ability of wild strawberries (Fragaria virginiana Miller) to be a long-term host for strawberry viruses. The RT-PCR results demonstrated that 67% of the wild strawberry patches tested (N=12) were infected and therefore, represent a natural reservoir. The fifth objective was to monitor the viruses’ accumulation in 14 strawberry fields throughout the province, using protected and exposed control plants. The results confirmed that the exposed control strawberry plants accumulated viruses following the vectors’ flights over the season. Finally, we carried out a considerable inventory of the different species of aphids and whiteflies found in strawberries. This study has provided important contributions to the management of virus-carrying insects as part of the problem of the strawberry declinein Quebec. / In Quebec, strawberry decline disease outbreak occurring in strawberry fields (Fragaria x ananassa Duchesne) has been predominantly caused by viruses (SMoV, SVBV, SPaV, SMYEV and SCV). The vectors are the strawberry aphid, Chaetosiphon fragaefolii (Cockerell) (Hemiptera: Aphididae) and the greenhouse whitefly, Trialeurodes vaporariorum (Westwood) (Hemiptera : Aleyrodidae). This 2-year study had six objectives. First, we compared the effectiveness of two screening techniques, yellow sticky traps and yellow pan-traps. The results demonstrated that the yellow sticky traps are more effective for capturing aphids and whiteflies, all species combined. The second objective was to determine the flight periods of the main vectors across the province. The results indicated that the winged strawberry aphids are mainly present in strawberry fields from early July until early September. As for the greenhouse whitefly, it is mainly present from early June and extends through October. The third objective was to measure the prevalence of SMYEV and SCVin winged strawberry aphid specimens captured in 2014 and 2015. The RT-PCR results indicated that 38% of the aphids (N=205) captured were infected. The fourth objective was to examine the ability of wild strawberries (Fragaria virginiana Miller) to be a long-term host for strawberry viruses. The RT-PCR results demonstrated that 67% of the wild strawberry patches tested (N=12) were infected and therefore, represent a natural reservoir. The fifth objective was to monitor the viruses’ accumulation in 14 strawberry fields throughout the province, using protected and exposed control plants. The results confirmed that the exposed control strawberry plants accumulated viruses following the vectors’ flights over the season. Finally, we carried out a considerable inventory of the different species of aphids and whiteflies found in strawberries. This study has provided important contributions to the management of virus-carrying insects as part of the problem of the strawberry declinein Quebec. / Résumé en espagnol / Résumé en espagnol

Brachycaudus helichrysi est un puceron ravageur des cultures qui inflige de sérieux dégâts à ses hôtes primaires (arbres fruitiers du genre Prunus) ainsi qu'à plusieurs herbacées cultivées correspondant à ses hôtes secondaires (par exemple les tournesols et les chrysanthèmes).L'étude phylogéographique de l'espèce basée sur un échantillonnage mondial, montre que B. helichrysi rassemble deux taxa appelés B. helichrysi H1 et H2. Cette étude, basée sur plusieurs marqueurs génétiques (mitochondriaux, nucléaire et bactériens), révèle une divergence génétique de l'ordre de celle observée entre espèce du genre Brachycaudus. Ceci suggère que B. helichrysi H1 et H2 sont deux espèces sœurs. Comme H1 et H2 sont morphologiquement indistinguables, nous avons mis au point un test de discrimination génétique par PCR-RFLP.L'analyse des génotypes (14 loci microsatellites) combinés aux données écologiques suggère que ces deux espèces sœurs ont des histoires évolutives différentes. Le cycle de vie de B. helichrysi H1 correspondrait à la parthénogenèse cyclique, utilisant les pruniers comme hôte primaire. Nous avons montré qu'il existe chez H1 des clusters génétiques structurés géographiquement. Au contraire, B. helichrysi H2 rassemble principalement des lignées clonales polyphages, persistantes et largement distribuées dans le monde (i.e. superclones), ainsi qu'une lignée sexuée, probablement hétéroécique, qui a été trouvée sur pêchers en Inde. Les individus des deux espèces colonisent fréquemment une même plante herbacée, composant ainsi des colonies « mixtes ». Cette étude apportera un éclairage sur comment l'évolution des cycles de vie, en particulier la perte de la reproduction sexuée, a pu jouer un rôle dans les processus de spéciation au sein du complexe B. helichrysi / Brachycaudus helichrysi is a worldwide polyphagous aphid pest that seriously damages its primary hosts (Prunus spp.) and the various cultivated plants among its secondary hosts (e.g. sunflower, chrysanthemums).In a phylogeographic study based on a worldwide sampling, I have shown that this species is actually an amalgamation of two sibling taxa called B. helichrysi H1 and B. helichrysi H2. This study based on mitochondrial, nuclear and Buchnera aphidicola (the primary symbiont of aphids) DNA markers revealed that these two taxa display levels of genetic divergence as great as those generally found between sister species in the Brachycaudus genus, suggesting that they actually correspond to two distinct sibling species. As these two species are morphologically indistinguishable, we developed a PCR-RFLP test to genetically discriminate them.Further investigations, based on microsatellites data combined with ecological information suggest that these two species have two very different evolutionary histories. Brachycaudus helichrysi H1 exhibits a typical signature of cyclical parthenogenesis, using plum trees during the sexual phase, and we demonstrate the existence of distinct geographic genetic clusters within this species. By contrast B. helichrysi H2 comprises two types of lineages. First, it gathers several persistent obligate clonal lineages distributed worldwide (i.e. superclones) and highly polyphagous, and second, we reveal the existence of a cyclical parthenogenetic H2 lineage that uses peach trees as primary hosts and has so far only been found in India. All B. helichrysi lineages of H1 and H2 co-occurred in mixed colonies on herbaceous hosts all around the world.This study will shed light on how life cycle evolution, especially the loss of sexual reproduction, could explain the ongoing speciation process in the B. helichrysi species complex.

La céréaliculture occupe une place importante dans l’agriculture mondiale et contribue à la sécurité alimentaire des populations. Pour assurer la production des céréales (orge, blé, avoine), il est nécessaire de lutter contre ses ravageurs, essentiellement les pucerons qui sont capables de transmettre plusieurs virus. L’analyse des génomes des pucerons tels que Rhopalosiphum padi, R. maidis, Sitobion avenae, Schizaphis graminum, de leur évolution et de leur relation avec les plantes hôtes (céréales) pourrait contribuer à la mise en place de moyens de lutte pour contrôler les populations de ces ravageurs. Dans ce contexte, cette étude s’est focalisée sur la recherche des éléments transposables des deux superfamilles Tc1-mariner-IS630 et des piggyBac. Les ETs, considérés comme des moteurs de la plasticité génomique et de l’évolution des espèces, sont utilisés en biotechnologie pour développer des outils de transfert de gènes. Dans un premier temps, nous avons recherché des éléments de la famille mariner, ou apparentés à cette famille, dans les génomes séquencés de trois espèces de pucerons : Acyrthosiphon pisum, Myzus persicae et Diuraphis noxia. Sur la base de similitude de séquences, nous avons pu caractériser 183 éléments répartis en trois clades. Le premier, commun aux trois espèces, correspond au clade de la sous-famille irritans DD34D. Il est subdivisé en trois tribus Macrosiphinimar, Batmar-like elements et Dnomar-like elements. Le deuxième comprend l’élément rosa DD41D qui appartient à une famille phylogénétiquement proche de mariner. Le troisième comprend des séquences avec de longues répétitions terminales inversées et inclut deux tribus DD40-41D. Ces deux derniers clades, plus répandus chez A. pisum, dérivent vraisemblablement d’un ancêtre commun et formeraient une nouvelle famille.Dans un deuxième temps, nous avons exploité les résultats de la recherche in silico pour identifier in vitro des éléments de la sous-famille irritans chez les pucerons des céréales et chez leur plante hôte. Deux types d’éléments délétées (MITEs) ont été identifiés chez les pucerons, l’un commun à toutes les espèces avec un pourcentage d’identité supérieur à 98% (Aphidmar) et l’autre spécifique à S. avenae (Samar2). Par ailleurs, les génomes des céréales (orge, blé, brachypodium, égilope) ont été analysés en utilisant comme requêtes des séquences d’éléments de la sous-famille irritans trouvés chez les aphides. Un seul contig de l’orge cultivar barke comprend un élément tronqué de 320 pb, flanqué par de l’ADN génomique de pucerons. La vérification in vitro de la présence de cette séquence chez plusieurs cultivars d’orge révèle deux types de séquences. Le premier est similaire à celui trouvé in silico chez l’orge, le second correspond à l’élément Samar2 délété de 7 nucléotides au niveau du point de cassure de la délétion initiale. Ceci suggère l’existence d’un transfert horizontal entre pucerons des céréales et l’orge. Enfin, l’abondance de données génomiques et la rareté des travaux approfondis portant sur les membres de la superfamille piggyBac, nous ont amenés à analyser in silico leurs caractéristiques, leur distribution et leur évolution. Un total de 117 séquences protéiques de PBLE (éléments autonomes) et de PGBD (éléments domestiqués), ont été utilisées comme requêtes. Quatre groupes structuraux de PBLE ont été définis en fonction de la présence ou absence de répétitions sub-terminales (directes/inversées). Toutefois, il n'existe aucune relation entre ces quatre groupes et la phylogénie des PBLE. Les PGBD soumis à une forte sélection purifiante, sont clairement structurés en neuf groupes dont un correspondant à un nouvel ensemble d’éléments domestiqués trouvé chez les Néopterygiens. L’analyse fine des PGBD révèle que le domaine catalytique de la transposase ancestrale n'est pas toujours conservé. La phylogénie générale des PBLE et des PGBD suggère des événements multiples de domestication des PGBD à partir de différents ancêtres PBLE. / Cereal farming plays an important role in world agriculture and contributes to the food security of the populations. To improve the production of cereals (barley, wheat, oats ...), it is necessary to fight against their pests, especially aphids, able to transmit several viruses. The analysis of aphid’s genomes such as Rhopalosiphum padi, R. maidis, Sitobions avenae and Schizaphis graminum, their evolution and their relationships with their host plants could contribute to define strategies against pest populations. In this context, this work focused on the analysis of transposable elements belonging to Tc1-mariner-IS630 and piggyBac superfamilies. Indeed, TEs are involved in genomic plasticity and evolution of species, and are also used in biotechnology to develop gene transfer tools. In the first chapter, we investigate three available genomes of aphids, namely Acyrthosiphon pisum, Myzus persicae and Diuraphis noxia, to search for elements of the mariner family or close to it. Based on sequence similarities, we were able to characterize 183 elements distributed in three clades. The first one, common to the three species, corresponds to the clade of irritans subfamily DD34D, and is subdivided into three tribes Macrosiphinimar, Batmar-like elements and Dnomar-like elements. The second one includes the rosa element DD41D belonging to a group close to the mariner family. The third one includes sequences with long Terminal Inverted Repeats and is subdivided into two DD40-41D tribes. These two latter clades, more common in A. pisum, likely derive from a common ancestor and would form a new family. In the second chapter, the results of in silico research were exploited, to identify in vitro, elements of the irritans subfamily in cereal aphids and in their host plants as well. Two types of deleted elements (MITEs) have been identified in aphids, one common to all species with a percentage of identity higher than 98% (Aphidmar) and the other one specific to S. avenae (Samar2). In addition, the genomes of cereals (barley, wheat, brachypodium, aegilops) were investigated using as queries sequences of irritans subfamily found in aphids. A single contig identified in Hordeum vulgare (cultivar barke) contains a 320 bp truncated element flanked by genomic DNA of aphids. The presence of this sequence was checked in several barley cultivars by an in vitro approach. Two types of sequences were found. The first one similar to that found in barley from the in silico approach, the second one corresponding to Samar2 element, lacking seven nucleotides at the breaking points of the initial deletion. This suggests a possible horizontal transfer between cereal aphids and barley. In the last chapter, the abundance of genomic data and the scarcity of in-depth research covering all members of the piggyBac superfamily led us to determine in silico their characteristic, their distribution and their evolution. A total of 117 proteic sequences of the PBLE (autonomous elements) and PGBD (domesticated elements) have been used as queries. Four structural groups of PBLE have been identified depending on the presence or absence of sub-terminal repeats (direct / inverted). However, there is no relationship between the structural groups and the phylogeny of these PBLE elements. PGBD are clearly structured into nine main groups including a new group of domesticated elements found in Neopterygii. The catalytic domain of the ancestral transposase is not always preserved, but all these domesticated elements are subjected to a strong purifying selection. The general phylogeny of PBLEs and PGBD suggests multiple and independent domestication events of PGBD from different PBLE ancestors.

Le puceron de la digitale Aulacorthum solani (Kaltenbach) et le puceron du melon Aphis gossypii (Glover) sont parmi les pucerons les plus nuisibles pour les cultures en serre. La lutte biologique microbienne pourrait constituer une voie efficace contre ces insectes. La combinaison de différents agents microbiens peut augmenter leur efficacité. Ce travail évalue l’efficacité de Beauveria bassiana ANT-03, Bacilluspumilus PTB180 et B. subtilis PTB185, utilisés individuellement ou mélangés, pour contrôler A. gossypii et A. solani sur concombre et tomate, respectivement. En laboratoire, dix larves L2 de chaque puceron ont été placées dans des plats de Petri contenant une feuille de tomate ou une rondelle de feuille de concombre fixée dans la gélose. Ces larves ont été pulvérisées avec 1 mL de suspensions préparées selon le traitement (Témoin , B.pumilus, B. subtilis, B. bassiana, B. pumilus + B. subtilis, B. bassiana + B. pumilus, B. bassiana +B. subtilis, B. bassiana + B. pumilus + B. subtilis). Les mêmes traitements utilisés en laboratoire ont été appliqués en serre, mais des pucerons adultes ont été utilisés. Les résultats des essais en laboratoire et en serre ont révélé qu’en causant la mortalité de A. solani et en affectant la reproductionde A. gossypii, les deux bactéries (B. pumilus PTB180 et B. subtilis PTB185) ont pu démontrer un effet aphicide comparable à celui du produit commercial (Bioceres) contenant le champignon. Lorsqu’utilisé en mélange, aucun effet additif entre les trois microorganismes étudiés n’a été observé. Les essais de suivi de la survie des spores de deux bactéries et du champignon conduits en serre ont démontré qu’ils gardent un niveau de population de 106 CFU/g de feuilles fraîche jusqu’à neuf jours après leur application, même quand ils ont été mélangés. Ainsi, sur plantes, les deux Bacillus n’exposent pas un effet antifongique envers B. bassiana ANT-03 / The foxglove aphid Aulacorthum solani (Kaltenbach) and the melon aphid Aphis gossypii (Glover) are among the most harmful aphids for greenhouse crops. Microbial biological control may be an effective method against these insects. The combination of different microbial agents can increase their efficiency. This work evaluates the efficacy of Beauveria bassiana ANT-03, Bacillus pumilus PTB180 and B. subtilis PTB185, used individually or in combination, to control A. gossypii and A. solani on cucumber and tomato, respectively. In the laboratory, ten L2 larvae of each aphid were placed in Petri dishes containing a tomato leaf or a cucumber leaf disc fixed in the agar plate. These larvae were sprayed with 1 mL of suspensions prepared according to the treatment (Control, B. pumilus, B. subtilis, B. bassiana, B. pumilus+ B. subtilis, B. bassiana+ B. pumilus, B bassiana+B. subtilis, B. bassiana+ B. pumilus+ B. subtilis). The same treatments used in the laboratory were applied in the greenhouse, but adult aphids were used. Laboratory and greenhouse test results revealed that by causing A. solani mortality and by affecting A. gossypii reproduction, both bacteria (B. pumilus PTB180 and B. subtilis PTB185) were able to demonstrate aphicide effect equivalent to that of the commercial product (Bioceres) containing the fungus. When used as a mixture, no additive effect between the three microorganisms studied was observed. Spore survival tests of the two bacteria and the fungus conducted in a greenhouse have shown that they retain a high level of population 106CF U/g fresh leaves up to nine days after the application when used alone or as a mixture. Thus, on plants, the two bacilli do not exhibit antifungal effect against B. bassiana ANT-03. / puceron de la digitale, puceron tacheté de la pomme de terre, puceron du melon, puceron du cotonnier

English: Semiochemicals informative molecules used in insect-insect or plant-insect interactions have been widely considered within various integrated pest management (IPM) strategies. In the present thesis, two sesquiterpenoids, E-β-farnesene and E-β-caryophyllene, were formulated for their related properties as aphid enemy attractants. E-β-farnesene, the alarm pheromone of many aphid species, was also identified as a kairomone by attracting and inducing oviposition of aphid predators (Episyrphus balteatus De Geer (Diptera: Syrphidae)) and by attracting aphid parasitoids (Aphidius ervi Haliday (Hymenoptera: Braconidae)). E-β-caryophyllene was identified as a potential component of the aggregation pheromone of the Asian ladybird, Harmonia axyridis Pallas, another aphid predator. The two products were purified from essential oils of Matricaria chamomilla L. (Asteraceae) and Nepeta cataria L. (Lamiaceae) for E-β-farnesene and E-β-caryophyllene, respectively. Natural and biodegradable slow-release formulations were then investigated in order to deliver these molecules on crop fields for a long period of time as biological control devices. Due to their sensitivity to oxidation, both sesquiterpenes needed to be protected from oxygen degradation. For this purpose, alginate hydrophilic matrix with low oxygen permeability was used as polymer for the formulations: the main objective was to deliver semiochemical substances in the air in a controlled way. Consequently, a careful selection of alginates was realised. Formulated beads showed different structural and encapsulation properties depending on various formulation factors. Alginate formulations were characterized by texturometry and by confocal microscopy in order to observe the distribution of semiochemicals in alginate network. The last step of alginate bead characterisation consisted in studying release rate of semiochemicals in laboratory-controlled conditions by optimised trapping and validated Fast-GC procedures. Finally, the efficiency of formulations as aphid predator (Syrphidae) and parasitoids (A. ervi) attractants was demonstrated by field trapping and olfactometry experiments. Français: Les sémiochimiques molécules véhiculant des informations au sein des interactions insecte-insecte ou plante-insecte ont été largement utilisés dans de nombreuses stratégies de lutte intégrée. La présente thèse de doctorat décrit la formulation de deux sesquiterpènes, le E-β-farnésène et le E-β-caryophyllène, pour leurs propriétés relatées dans la littérature en tant quattractants des ennemis des pucerons. En effet, le E-β-farnésène, la phéromone dalarme de nombreuses espèces de pucerons, a également été identifié comme kairomone en attirant des parasitoïdes (Aphidius ervi Haliday (Hymenoptera: Braconidae)) et des prédateurs de pucerons (Episyrphus balteatus De Geer (Diptera: Syrphidae)) et en induisant un comportement doviposition chez ces derniers. Le E-β-caryophyllène a récemment été identifié comme un composé probable de la phéromone dagrégation des coccinelles asiatiques, Harmonia axyridis Pallas, également prédatrices de pucerons. Les deux produits ont été purifiés au départ des huiles essentielles de Matricaria chamomilla L. (Asteraceae) et de Nepeta cataria L. (Lamiaceae) respectivement dans le cas du E-β-farnésène et du E-β-caryophyllène. Des formulations biodégradables et dorigine naturelle ont ensuite été développées comme outil de contrôle biologique afin de libérer les deux composés de façon progressive. En raison de leur sensibilité à loxydation, ces deux sesquiterpènes devaient être protégés de loxygène. A cette fin, de lalginate matrice hydrophile offrant une faible perméabilité à loxygène a été utilisé comme polymère de formulation : le principal objectif était de délivrer les substances sémiochimiques dans lair dune façon contrôlée. En conséquence, lalginate a été sélectionné de façon minutieuse. Les billes formulées ont montrés des propriétés structurelles et dencapsulation différentes en fonction de nombreux facteurs intervenant lors de la formulation. Les formulations ont été caractérisées par texturométrie et par microscopie confocale de façon à observer la distribution des sémiochimiques au sein du réseau dalginate. La dernière étape de caractérisation des billes a consisté en létude du taux de libération des sémiochimiques dans des conditions contrôlées de laboratoire après avoir optimisé la technique de piégeage des volatils et validé la procédure danalyse par GC rapide. Finalement, lefficacité dattraction des formulations envers les prédateurs et les parasitoïdes de pucerons a été démontrée par des expériences de piégeage sur cultures et des essais dolfactométrie.

Les pucerons causent des dommages importants aux cultures céréalières et il est de plus en plus crucial de trouver des alternatives à la lutte chimique. Suite au Grenelle de l‟Environnement, les impératifs du développement durable et d‟une agriculture respectueuse de l‟environnement imposent de développer les recherches sur les méthodes de lutte biologique. Dans les paysages agricoles, la régulation naturelle des pucerons est assurée par divers parasites et une guilde diversifiée de prédateurs qui peuvent jouer un rôle régulateur important dans les phases précoces de la saison de reproduction. L‟objectif de cette thèse est de comparer l‟occupation des parcelles de blé et de maïs par les pucerons et leurs prédateurs carabiques dans des situations paysagères contrastées. Le travail a été mené pendant deux années sur 24 parcelles de céréales au sein de la zone atelier Armorique. Nous avons testé l‟effet de diverses variables paysagères sur la diversité et l‟abondance des pucerons et des communautés de carabes dans des parcelles de blé et de maïs. A l‟échelle du paysage, nous avons montré que la densité du bocage favorise l‟abondance des pucerons dans le blé mais pas dans le maïs. En revanche, le paysage ouvert favorise l‟abondance des carabes dans le blé comme dans le maïs. L‟augmentation des surfaces cultivées conduit à une perte d‟espèces des carabes et à un remplacement des espèces de grande taille par des espèces de petite taille A l‟échelle du contexte paysager, il y a une corrélation positive entre l'abondance des pucerons et la proportion de bois et de prairies à grande échelle(500m et 800m). Les proportions des prairies et des haies sont négativement corrélées avec l'abondance des carabes tandis que la richesse spécifique de cette communauté augmente avec la proportion des haies et des prairies. La proportion de bandes enherbées affecte négativement l'abondance des pucerons dans les parcelles de blé, et positivement dans les parcelles de maïs. L'abondance de carabes est positivement corrélée avec la proportion de bandes enherbées à grande échelle dans les deux types de cultures. A échelle locale, on observe une diminution du nombre total de pucerons à mesure qu‟on s‟éloigne de la bordure du champ. Alors que le nombre total de carabes augmente vers le centre des parcelles. La présence des bandes enherbées influence faiblement l‟abondance des pucerons. L‟abondance totale des pucerons et des carabes était significativement corrélée de manière positive dans le paysage ouvert pour les deux cultures , alors que dans le paysage fermé, cette corrélation était négative pour le blé et positive pour le maïs. Nos résultats montrent que les distributions et les relations carabes pucerons dans les paysages agricoles sont complexes puisqu‟elles varient à la fois selon le type de paysage, le contexte local et le type de culture.