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.

Le système « plante-ravageur-ennemi naturel » fournit un modèle de base idéal pour comprendre comment les communautés d'arthropodes sont structurées et comment les interactions (directes et indirectes) entre les différents acteurs contribuent à façonner la structure des communautés. Dans les agroécosystèmes, les forces "top-down" correspondent aux effets de contrôle que les organismes arthropodes des niveaux trophiques supérieurs (par exemple, les prédateurs) ont sur les espèces des niveaux inférieurs (par exemple, leurs proies). Les communautés d'arthropodes peuvent également être influencées par des forces "bottom-up" induites par des variations dans les régimes de fertilisation ou d'irrigation ou par des variations de certains traits des plantes (résistance aux herbivores ou adaptations aux stress environnementaux). De plus, les forces "bottom-up" peuvent affecter l'impact "top-down" des ennemis naturels sur les herbivores soit directement (par exemple, les effets sur prédateur omnivore) ou médiées par les insectes herbivores intermédiaires. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été de comprendre comment les variations de l'apport des ressources dans les agroecoécosytsèmes (disponibilité en azote et en eau) peuvent influencer les interactions entre les plantes, les herbivores et les ennemis naturels. Cette question a été étudiée aussi bien à l'échelle individuelle (traits d'histoire de vie des insectes) que populationnelle (dynamique des populations). Les études ont été réalisées sur deux agroécosystèmes basés sur les cultures de la tomate et du coton. / The “Plant-herbivorous insect-natural enemy” system provides an ideal basic model to understand how the plant-inhabiting arthropod communities are structured and how various mechanisms (i.e. direct and indirect interactions) contribute to shape the community structure. In agro-ecosystems, top-down forces encompass the controlling effects that arthropod organisms of the higher trophic level (e.g., predators) have on species at the next lower level (e.g., prey). Arthropod communities may also be influenced by bottom-up forces induced by environmental variations (e.g. fertilization or irrigation regimes) or plant traits (plant insect-resistance or plant-adaptive traits). Furthermore, bottom-up forces may affect top-down forces on herbivores either directly (e.g., effects on omnivorous predator) or mediated by the intermediate herbivorous insects. In this context, the aims of the PhD study were to disentangle how variations in resource inputs (i.e. nitrogen and water availability) affect interactions among plant, herbivores and their natural enemies at both the individual (life-history traits) and population (population dynamic) levels. The studies were carried out on two agrosystems based on tomato and cotton. On tomato, the system 'Solanum lycopersicum L - leafminer Tuta absoluta - omnivorous predator Macrolphis pygmaeus' was used under laboratory and greenhouse conditions in France. We found strong evidence of bottom-up effects of nitrogen and/or water inputs on the herbivore and the omnivorous predator. Feeding ecology of the predator was also strongly influenced by water availability.

Cette recherche a été réalisée grâce à l'aide financière du Programme Innov'action agroalimentaire de l'entente Cultivons l'Avenir 2 conclue entre le Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec (MAPAQ) et Agriculture et Agri-Food Canada. / La drosophile à ailes tachetées s’avère être un ravageur exotique particulièrement dommageable pour les cultures de petits fruits puisqu’elle s’attaque aux fruits en murissement. Depuis son invasion des continents américain et européen en 2008, ses populations sont contrôlées majoritairement avec des insecticides chimiques. L’objectif de cette étude était d’explorer le potentiel de la technique des insectes stériles (TIS) comme approche de lutte à la drosophile à ailes tachetées, d’abord en irradiant des pupes à différentes doses pour identifier la dose optimale pour la stérilisation des mâles et, par la suite, en évaluant les capacités reproductives de ces mâles irradiés. En premier lieu, il a été observé que l’irradiation n’avait pas d’effet significatif sur l’émergence, la malformation et la longévité des adultes à chacune des doses testées. Suite à l’accouplement de mâles irradiés avec des femelles saines, deux équations ont été obtenues permettant d’établir une relation entre la dose d’irradiation et un taux d’éclosion des œufs et leur survie jusqu’au stade adulte. Ces résultats ont permis de choisir la dose de 120 Gy comme dose d’irradiation pour la drosophile à ailes tachetées dans un contexte de TIS. Les capacités reproductives des mâles irradiés à cette dose ont ensuite été comparées à celles des mâles non-irradiés. Les mâles irradiés se sont révélés significativement aussi efficaces que les mâles non-irradiés pour accoupler et transmettre du sperme aux femelles en absence de compétition. En conditions de compétition, le succès d’accouplement par le mâle irradié a été de 37,5% et de 62,5% par le mâle non-irradié, mais sans différence significative. Puis, une expérience sur le ré-accouplement des femelles a conclu que celui-ci était peu fréquent et n’était pas influencé significativement par l’irradiation des mâles. / Spotted wing drosophila is an exotic pest especially damaging to berry crops because of its ability to lay eggs inside ripening fruits. Since its invasion of North America and Europe in 2008, its populations are controlled mainly with chemical insecticides. The objective of this study was to explore the potential of the sterile insect technique (SIT) as a control method for the spotted wing drosophila, first by irradiating pupae at different doses to identify the optimum dose for male sterilization, and secondly by evaluating the reproductive capacities of these irradiated males. First, it was observed that irradiation had no significant effect on emergence, malformation and longevity of adults at any of the doses tested. Following mating of irradiated males with healthy females, two equations were obtained to establish a relation between the irradiation dose and the egg hatch rate, and the survival rate to the adult stage. These results made it possible to choose the dose of 120 Gy as the irradiation dose for the spotted wing drosophila in an SIT context. The reproductive capacities of males irradiated at this dose were later compared with those of non-irradiated males. Irradiated males were shown to be significantly as effective as non-irradiated males to mate and transfer sperm to females in absence of competition. In competitive conditions however, the success of irradiated males was of 37.5% and of 62.5% for the non-irradiated males, but without significant difference. Then, an experiment on the re-mating of the females concluded that it was infrequent and was not significantly influenced by the irradiation of the males.

Les relations complexes qui unissent les insectes phytophages et les plantes peuvent être étudiées par des approches interdisciplinaires à diverses échelles. Ces études peuvent avoir un intérêt appliqué, dans l'agriculture notamment. Au cours de cette thèse, nous avons mené une étude interdisciplinaire sur la biologie de la cécidomyie des fleurs du manguier, Procontarinia mangiferae (Felt) (Diptera : Cecidomyiidae), un bio-agresseur monophage et invasif responsable de dégâts économiques majeurs dans plusieurs zones de production du monde. L'objectif était d'améliorer les connaissances sur la biologie de cette espèce à l'île de la Réunion : (1) en évaluant sa diversité génétique et les facteurs écologiques et biologiques qui peuvent expliquer la structuration génétique de ses populations ; (2) en étudiant en milieu naturel ou contrôlé les caractéristiques de sa diapause, qui lui permettent de maintenir des populations d'une saison de floraison à la suivante ; (3) en étudiant par modélisation la dispersion des femelles dans un verger lors de sa colonisation, en prenant en compte les capacités de vol et la distribution spatiale et temporelle des stades sensibles du manguier au sein du verger. Les résultats ont montré que l'espèce P. mangiferae se reproduisait à la fois sur les inflorescences et sur les jeunes feuilles, qu'elle était présente toute l'année et sur tous les sites échantillonnés sur l'île, quelles que soient les conditions culturales ou climatiques. Ses populations sont apparues structurées en deux clusters sympatriques, dont un était plus fréquent dans la zone de culture du manguier. Ensuite, nous avons prouvé l'existence d'une diapause facultative induite toute l’année, avec cependant un taux d'induction de diapause supérieur en été. Cette diapause du troisième stade larvaire se déroule dans le sol et dure entre six semaines et plus d'un an. Les températures fraiches déclenchent les émergences des individus en diapause et permettent de synchroniser l'émergence des adultes avec la période de floraison du manguier. Enfin, nous avons montré que des femelles immigrantes étaient capables de coloniser l'ensemble des arbres d'un verger. Le vol d'arrivée des femelles dans le verger et le vol actif au sein du verger se sont avérés influencés respectivement par l'abondance et par l'attractivité de la ressource. Les connaissances obtenues sur la biologie de P. mangiferae et sur ses relations avec le manguier ouvrent des pistes pour le développement de stratégies de gestion agroécologique de ce bio-agresseur. / Phytophagous insects and plants are linked by complex relationships. Insect-plant interaction researches involve several biological disciplines at different levels of analysis. These insect–plant relationships are of crucial importance from an applied point of view, notably for agriculture. In this work, an interdisciplinary approach has been used to study on the mango blossom gall midge, Procontarinia mangiferae (Felt) (Diptera: Cecidomyiidae), an invasive insect pest specific to mango causing major economic damages worldwide. The objective was to improve our knowledge of the biology of this species in the subtropical Reunion Island (i) by describing its genetic diversity and investigate the ecological and biological determinants of the genetic structure of its populations, (ii) by carrying out field and controlled experiments to understand the diapause strategies involved in maintaining populations from one flowering season to the next one, (iii) by modeling the arrival and dispersion of females within an orchard in relation with their flight capacity and with the spatial and temporal distribution of the mango susceptible resources. The results showed that the single species P. mangiferae, feeding on both inflorescences and young leaves, was present all year round and in all the sampled sites on the island, regardless of the climatic and cultural conditions. Populations in Reunion Island appeared structured into two clusters in sympatry, one cluster being more frequent in the cultivated mango area. Secondly, we demonstrated the occurrence of facultative diapause all year round, with the highest rate of diapause observed in summer. The diapause allowed a developmental arrest at the 3rd larval instar in the soil, lasting between six weeks to more than one year. The decrease of temperature at the beginning of winter triggered off the emergence of diapausing individuals and synchronized adult emergence with the mango flowering period. Thirdly, non-native female gall midges were able to colonize all the trees of an orchard. Their arrival flight and trivial flight were oriented by the abundance and by the attractiveness of the mango resources, respectively. The knowledge obtained on the biological cycle of P. mangiferae and on its relationships with the mango tree should be useful to develop new agroecological pest management strategies.

Augmenter la diversité végétale au sein même du champ permet de réguler les populations de ravageurs dans de nombreux agroécosystèmes. Les mélanges variétaux (diversité intraspécifique) ou les associations de cultures avec une plante compagne (diversité interspécifique) sont considérées comme des pratiques agroécologiques prometteuses pour les systèmes de culture à bas intrants ou l'agriculture biologique. En effet, ces pratiques favorisent de nombreux services écosystémiques tels que la régulation des ravageurs, des maladies ou des adventices, ainsi que la fertilisation azotée. Cependant, le potentiel de régulation des ravageurs du blé par la combinaison de ces deux pratiques de diversification n'a pas encore été étudié.Nous avons combiné ces deux pratiques dans le cadre d'expérimentations menées en plein champ et sur deux saisons de culture, afin d'examiner leurs impacts sur les populations de pucerons et d'ennemis naturels. Nous avons également évalué le potentiel de régulation des ravageurs en mesurant les taux de prédation de proies sentinelles.La combinaison des diversités intra- et interspécifique n'est pas plus performante pour réduire les populations de pucerons que les pratiques prises séparément. L'association de culture blé-trèfle tend à être moins infestée par les pucerons, tandis que le mélange variétal est plus infesté que la variété la moins sensible. Les variations annuelles des conditions climatiques impactent fortement le développement du blé et du trèfle, ainsi que la date d'apparition du pic de puceron. Le rendement du blé, ainsi que le taux d'azote du grain sont réduits par l'association de culture par 7 à 10%, mais pas par le mélange variétal. La présence d'un couvert de trèfle dans les champs de blé, semble avoir favorisé la biodiversité fonctionnelle, particulièrement les ennemis naturels tels que les carabes, mais pas le mélange variétal. Les résultats sont variables selon la famille d'arthropodes concernée et leur position au sein du couvert végétal (au sol ou dans le feuillage). Le couvert de trèfle et le champ ont influencé la composition de la communauté de carabes prédateurs. Les taux de prédation des proies sentinelles n'ont pas été impactés par les pratiques de diversifications.En laboratoire, nous avons évalué comment l'association du blé avec des légumineuses (trèfle ou pois) pouvait modifier le comportement du puceron du blé Sitobion avenae en terme de location de sa plante hôte et du développement de la population. Les pucerons ont résidé moins de temps sur le blé quand il était associé à du trèfle. Les populations de pucerons se sont moins développées dans les associations du blé avec une légumineuse par rapport à du blé seul, mais si l'on prend en compte la biomasse du blé, seulement l'association blé-trèfle a considérablement réduit les densités de pucerons sur le blé. Ainsi l'espèce associée et sa densité sont des paramètres importants qui devraient être pris en compte dans les études sur la diversité interspécifique, car ils pourraient expliquer la grande variation dans les résultats rapportés par les analyses bibliographiques.Nos résultats suggèrent qu'augmenter la diversité cultivée au sein du champ peut aider à réguler les pucerons dans une certaine mesure, mais la combinaison des deux pratiques de diversification ne résultent pas en un trade-off entre la régulation des ravageurs et les performances agronomiques particulièrement attractifs pour les agriculteurs. / Increasing intrafield plant diversity has been shown to regulate pest populations in various agroecosystems. Polyvarietal mixtures of a crop species (intraspecific diversity) or associations of a crop and a companion plant (interspecific diversity) are both considered as promising agroecological practices for low-input or organic agriculture systems by providing several ecosystem services such as pest, disease and weed control, and nitrogen fertilization. However, combining both diversification practices has not been studied yet in perspective of winter wheat pest control.In organic field experiments over two growing seasons, we combined both practices and examined the direct impact on aphid and natural enemy populations and on wheat production. We also investigated the potential pest regulation service through the assessment of the rate of predation by using sentinel preys.Results show that combining intra- and interspecific diversity did not outperform each practice individually in reducing aphid populations, thus not clearly showing synergetic effects. Taken separately, intercropping tended to have lower aphid infestation, while it the cultivar mixtures was more infested by aphids than the least susceptible cultivar. Yearly variation in climatic conditions strongly impacted wheat and clover development, as well as the appearance of aphid peaks. Wheat yields and grain nitrogen content were reduced in intercropping by 7 to 10%, but not in cultivar mixtures. Functional biodiversity, especially natural enemies such as ground beetles, tended to be positively correlated to the presence of a clover cover in the wheat fields (interspecific diversification), but did not respond to the wheat cultivar mixture (intraspecific diversification). Results varied according to the family of arthropods concerned and their position within the vegetation layer (ground dwelling or foliage dwelling arthropods). The cover of white clover and the field context influenced the community composition of predatory ground dwelling beetles. Rates of predation on sentinel preys were not influenced by any of the diversification practices.Under laboratory conditions, we evaluated how combining wheat and legumes (clover or pea) modifies the behaviour of the cereal aphid Sitobion avenae in terms of host-plant location, and population growth. We observed that aphids’ residence time on wheat was decreased when this host-plant was intercropped with clover. At the population level, wheat-legume intercrops reduced the number of aphids on wheat plants compared to wheat sole crops but if we take into account plant biomass, only intercropping clover with wheat significantly reduced aphid densities on wheat. The species used as non-host plants and their density are important parameters that should be taken into account in studies on intercropping systems and that may explain the large variability in the results observed in the literature.Our findings suggest that intrafield diversification may regulate wheat aphids to some extent, but combining the two diversification practices did not result in an interesting trade-off between pest regulation and wheat production in real farming conditions.

Au Mali, pendant la saison sèche se pose la question de l’effet attractif exercé par les cultures de saison sèche sur les rongeurs ravageurs; lequel serait d'autant plus marqué sur le gradient latitudinal d’aridité soudano-sahélien GECS (1100 mm à 200 mm). Ces hypothèses sont testées chez le genre Arvicanthis (A.ansorgei,A.niloticus). Les résultats de la prospection cytogénétique antérieure 1994-1999 & une prospection élargie 2009-2014, révèle des changements récents des aires de distribution des 2 espèces; suggérant un rôle fort de leur adaptation chronobiologique dans le déterminisme de leur distribution. Cette approche horizontale suivie d'une approche verticale (2009-2016) compare 4 indicateurs de l'effet attractif des CSS vs les MNC dans les 5 régions climatiques du GECS (Sikasso, Koulikoro, Ségou, Mopti, Gao). Les densités de populations des 2 espèces sont plus élevées dans les CSS vs les MNC ; et cet effet attractif des CSS augmente avec l’aridité dans l'aire d'A.niloticus. Le ratio de "stratèges migrateurs" au sein des populations démontre l’effet tampon des CSS et confirme la fréquence de ces épisodes. L’étude du régime alimentaire confirme leur régime phytophage. En milieu naturel, l’aridité induit une baisse de la consommation de plantes compensées par celle d'Arthropodes non orthoptères; et la diversité des plantes consommées diminue avec l’aridité chez A.ansorgei vs augmente avec l’aridité chez A.niloticus. L'effet tampon des CSS "neutralise" les différences interspécifiques et chez les 2 espèces, dans les CSS, la diversité des adventices consommés diminue au détriment des plantes cultivées en particulier le riz.et la consommation en Orthoptères augmente / In Mali, during the dry season, there is the issue of the attractive effect of dry season crops on rodent pests, which would be all the more marked in the latitudinal gradient of Sudan-Sahel aridity GECS (1100 mm to 200 mm). These hypotheses are tested in the genus Arvicanthis (A.ansorgei, A. niloticus). The results of the previous cytogenetic survey 1994-1999 and an expanded survey 2009-2014 reveal recent changes in the distribution areas of both species; suggesting a strong role of their chronobiological adaptation in the determinism of their distribution. This horizontal approach followed by a vertical approach (2009-2016) compares four indicators of the attractiveness of the CSS vs. the MNC in the five climatic regions of GECS (Sikasso, Koulikoro, Ségou, Mopti, Gao). The population densities of both species are higher in the CSS vs. the MNC; and this attractiveness of the CSS increases with aridity in the area of A. niloticus. The ratio of "migratory strategists" within populations demonstrates the buffering effect of the CSS and confirms the frequency of these episodes. The diet study confirms their phytophagous diet. In a natural environment, aridity induces a decrease in the consumption of plants compensated by that of non-orthopterous Arthropods; and the diversity of plants consumed decreases with aridity in A.ansorgei vs increases with aridity in A. niloticus. The buffering effect of CSS "neutralizes" inter-specific differences, and in both species, in the CSS, the diversity of weeds consumed decreases to the detriment of crops, especially rice and the consumption in the Orthoptera increases.

La cécidomyie orange du blé, Sitodiplosis mosellana (Géhin), est un ravageur commun du froment. Présente sur les trois continents de l’hémisphère Nord, cette espèce est connue depuis deux siècles mais son contrôle reste difficile tant par sa présence discrète que par ses effectifs hautement variables. En Wallonie, les niveaux d’infestations sont globalement faibles mais atteignent localement des seuils inquiétants.<p>Au début des années 2000, la phéromone sexuelle de S. mosellana a été identifiée au Canada. Cette découverte a permis la fabrication de pièges qui ont considérablement amélioré la détection et la mesure des vols de cet insecte minuscule. De 2007 à 2010, les captures de S. mosellana ont été mesurées quotidiennement dans plusieurs dizaines de champs de Wallonie, aux historiques et aux couverts variés.<p>Les volumes de captures au piège à phéromone sexuelle ont été très importants. Il a fallu en étudier la signification, notamment en termes de mesure du risque. En effet, si les mâles sont efficacement capturés, seules les femelles constituent un risque de dégâts. L’interprétation correcte des captures à l’aide de ce type de piège, a été rendue possible par l’observation de différences fondamentales concernant la mobilité et la distribution spatiale des mâles et des femelles de S. mosellana. Même s’ils ne mesurent pas directement l’émergence proprement dite, les pièges à phéromone ont permis, grâce à leur très grande sensibilité, de préciser les connaissances sur l’émergence des adultes et de révéler que plusieurs vagues d’émergence pouvaient se succéder au cours d’une même année.<p>La prévision des émergences de la cécidomyie orange du blé, constitue la clé de voûte de la lutte contre ce ravageur dont un contrôle efficace par des insecticides ne se justifie éventuellement que lorsque la courte saison des pontes coïncide avec l’épiaison des froments. Les patrons d’émergence obtenus par les pièges ont été confrontés aux prévisions de différents modèles conçus en Europe ou en Amérique du Nord, et appliqués aux conditions météorologiques observées de 2007 à 2010. Aucun de ces modèles n’a prévu correctement les émergences sur l’ensemble des quatre années.<p>Les données d’émergence obtenues à l’aide des pièges à phéromone (effectifs élevés et relevés quotidiens) ont fait apparaître une relation de cause à effet entre, d’une part les vagues d’émergences et, d’autre part les épisodes pluvieux observés trois à six semaines plus tôt. L’écart entre une &61618;pluie inductrice&61618; et la vague d’émergence induite correspondante s’est avéré constant en termes d’accumulation de température :il équivaut à 160 degrés-jours en base 7°C. Partant de ce constat et des acquis des modèles antérieurs, un modèle prévisionnel original des émergences a été développé et validé sur le terrain. Allié à une meilleure connaissance de la biologie du ravageur, il constitue un outil majeur de la lutte intégrée.<p>Par ailleurs, les travaux menés ont également révélé l’existence d’un biais fréquent dans les essais d’évaluation des variétés, entraîné par la concentration des pontes de cécidomyie orange sur les premières parcelles atteignant le stade épiaison. Dans le système d’évaluation en vigueur, notamment pour l’inscription dans les catalogues nationaux, ce biais conduit à une sous-estimation du potentiel de rendement des variétés de blé les plus précoces.<p>Enfin, la découverte du rôle inducteur des pluies sur l’émergence des adultes a été exploitée en conditions contrôlées pour planifier des émergences échelonnées, et pour disposer, pendant une longue période, de jeunes adultes prêts à pondre. Cette application permet dès à présent de mesurer en serre le niveau de résistance des variétés exposées de façon homogène à l’insecte, quel que soit leur degré de précocité.<p>De diverses façons, cette étude contribue à une meilleure connaissance de la cécidomyie orange du blé et offre de nouveaux outils pour la lutte intégrée contre ce ravageur.<p><p>--------------------------------------------------<p><p>The orange wheat blossom midge, Sitodiplosis mosellana (Géhin), a common pest of wheat throughout the northern hemisphere, is known for two centuries but remains difficult to control due to its discrete behavior and its highly variable population level.<p>In general, the infestation levels in Wallonia (Belgium) are low, although levels could locally exceed worrying thresholds. <p>In the early 2000s, the sexual pheromone of S. mosellana has been identified in Canada. This discovery has led to the manufacturing of traps which have greatly improved the detection of this tiny insect. From 2007 to 2010 in Wallonia, S. mosellana captures have been daily registered in about 20 fields with different cropping histories and grown with different crops.<p>Insect captures by pheromone traps were numerous. Relation between amount of captures and risk measurement has been studied. As expected, only the males are attracted by the pheromone and the risk of ears infestation is mainly related to the presence of females. The correct interpretation of captures in pheromone traps has been established by the observation of fundamental differences between males and females concerning their mobility and their spatial distribution. <p>Despite the fact that pheromone traps are not real emergence traps, they have led to new information on adult emergence indicating that several emergence waves can be consecutive during the same year. <p>Forecasting the emergence of the adult orange wheat blossom midge is a key element on pest management. Insecticides treatments are sometimes justified when the egg laying period of the insect coincides with ear emergence of wheat. Emergence patterns established from captures of pheromone traps have been compared with the forecast of several models built in Europe or North America. These forecasting models were used with the meteorological data observed from 2007 until 2010. None of the six tested models provided a reliable forecast across the four years of our study. <p>Emergence data from catches in pheromone traps were very accurate because the number of catches were high and were taken each day. This emergence data showed a relation between emergence waves and rainfalls occurring during the preceding 3 to 6 weeks. The lag between inductive rain and emergence wave is constant in terms of temperature accumulation: it is equivalent to 160 degree–days above 7°C. This discovery, combined with experience from previous models, was incorporated into a new forecasting model.<p>In addition, the present work has also revealed the existence of a common bias in variety evaluation trials leading sometime to the concentration of the eggs in the earliest earing variety. In the current evaluation system, this bias leads to a sub-evaluation of the yield for the most precocious varieties. <p>Finally, the discovery of the inductive rain for adult emergence has been used in the screening for resistant varieties to S. mosellana by providing adults during the complete duration of the test. This application of the model allows to measure, under controlled conditions, the level of resistance of all varieties (early and late heading varieties) which are exposed homogeneously to the insect.<p>In total, this study has contributed to a better understanding of the orange wheat blossom midge and provides some new tools in the management of this pest.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Une alternative prometteuse à la lutte chimique pour la régulation des ravageurs de culture consiste à favoriser les populations de leurs prédateurs en jouant sur la structure du paysage agricole. L'identification de structures spatio-temporelles favorables aux ennemis naturels peut se faire par l'exploration de scénarios paysagers via une modélisation couplée de paysages et de dynamiques de population. Dans cette approche, les dynamiques de populations sont simulées sur des paysages virtuels aux propriétés structurales contrôlées, et l'observation des motifs de populations associés permet l'identification de structures favorables. La modélisation des dynamiques de populations repose cependant sur une connaissance fine des processus écologiques et de leur variabilité entre les différentes unités du paysage. L'état actuel des connaissances sur les mécanismes écologiques régissant les dynamiques des ennemis naturels de la famille des carabidés demeure l'obstacle majeur à la recherche in silico de scénarios paysagers favorables. La littérature sur les liens entre motifs de population de carabes et variables paysagères permet de formuler un ensemble d'hypothèses en compétition sur ces mécanismes. Réduire le nombre de ces hypothèses en analysant les convergences entre les motifs de population qui leur sont associés, et étudier la stabilité de ces convergences le long d'un gradient paysager apparaît comme une première étape nécessaire vers l'amélioration de la connaissance sur les processus écologiques. Dans une première partie, nous proposons une heuristique méthodologique basée sur la simulation de modèles de réaction-diffusion porteurs de ces hypothèses en compétition. L'étude des motifs de population a permis d'effectuer une typologie des modèles en fonction de leur réponse à une variable paysagère, via un algorithme de classification, réduisant ainsi le nombre d’hypothèses en compétition. La sélection de l'hypothèse la plus plausible parmi cet ensemble irréductible doit s'effectuer sur la base d'une observation des motifs de population sur le terrain. Cela implique que ces derniers soient caractérisés à des résolutions spatiales et temporelles suffisantes pour sélectionner une unique hypothèse parmi celles en compétition. Dans la deuxième partie, nous proposons une heuristique méthodologique permettant de déterminer a priori des stratégies d'échantillonnage maximisant la robustesse de la sélection d'hypothèses écologiques. Dans un premier temps, la simulation de modèles de réaction-diffusion représentatifs des hypothèses écologiques en compétition permet de générer des données biologiques virtuelles en tout point de l'espace et du temps. Ces données biologiques sont ensuite échantillonnées suivant des protocoles différant dans l'effort total d'échantillonnage, le nombre de dates, le nombre de points par unité d'espace et le nombre de réplicats de paysages. Les motifs des populations sont caractérisés à partir de ces échantillons. Le potentiel des stratégies d'échantillonnage est évalué via un algorithme de classification qui classe les modèles biologiques selon les motifs de population associés. L'analyse des performances de classification, i.e. la capacité de l'algorithme à discriminer les processus écologiques, permet de sélectionner un protocole d'échantillonnage optimal. Nous montrons également que la manière de distribuer l'effort d'échantillonnage entre ses composantes spatiales et temporelles est un levier majeur sur l'inférence des processus écologiques. La réduction du nombre d'hypothèses en compétition et l'aide à l'échantillonnage pour la sélection de modèles répondent à un besoin fort dans le processus d'acquisition de connaissances écologiques pour l'exploration in silico de scénarios paysagers favorisant des services écosystémiques. Nous discutons dans une dernière partie des implications de nos travaux et de leurs perspectives d'amélioration. / A promising alternative to the chemical control of pests consists in favoring their natural enemies populations by managing the agricultural landscape structure. Identifying favorable spatio-temporal structures can be performed through the exploration of landscape scenarios using coupled models of landscapes and population dynamics. In this approach, population dynamics are simulated on virtual landscapes with controlled properties, and the observation of population patterns allows for the identification of favorable structures. Population modeling however relies on a good knowledge about the ecological processes and their variability within the landscape elements. Current state of knowledge about the ecological mechanisms underlying natural enemies’ of the carabid family population dynamics remains a major obstacle to in silico investigation of favorable landscape scenarios. Literature about the relationship between carabid population and landscape properties allows the formulation of competing hypotheses about these processes. Reducing the number of these hypotheses by analyzing the convergence between their associated population patterns and investigating the stability of their convergence along a landscape gradient appears to be a necessary tep towards a better knowledge about ecological processes. In a first step, we propose a heuristic method based on the simulation of reaction-diffusion models carrying these competing hypotheses. Comparing the population patterns allowed to set a model typology according to their response to the landscape variable, through a classification algorithm, thus reducing the initial number of competing hypotheses. The selection of the most likely hypothesis from this irreducible set must rely on the observation of population patterns on the field. This implies that population patterns are described with spatial and temporal resolutions that are fine enough to select a unique hypothesis among the ones in competition. In the second part, we propose a heuristic method that allows determining a priori sampling strategies that maximize the robustness of ecological hypotheses selection. The simulation of reaction-diffusion models carrying the ecological hypotheses allows to generate virtual population data in space and time. These data are then sampled using strategies differing in the total effort, number of sampling locations, dates and landscape replicates. Population patterns are described from these samples. The sampling strategies are assessed through a classification algorithm that classifies the models according to the associated patterns. The analysis of classification performances, i.e. the ability of the algorithm to discriminate the ecological processes, allows the selection of optimal sampling designs. We also show that the way the sampling effort is distributed between its spatial and temporal components is strongly impacting the ecological processes inference. Reducing the number of competing ecological hypotheses, along with the selection of sampling strategies for optimal model inference both meet a strong need in the process of knowledge improvement about the ecological processes for the exploration of landscape scenarios favoring ecosystem services. In the last chapter, we discuss the implications and future prospects of our work.

Les associations d'espèces sont définies comme la culture simultanée d'au moins deux espèces sur la même parcelle pendant une période significative de leur croissance. Ce système permettrait d'améliorer l'utilisation des ressources du milieu (eau, azote, lumière…) et ainsi d'augmenter le rendement et la qualité des grains par rapport aux cultures monospécifiques. L'objectif de notre travail était d'analyser le fonctionnement et d'évaluer la performance des associations blé dur - pois d'hiver et blé dur - féverole d'hiver pour aider à la conception d'itinéraires techniques adaptés à différents objectifs de production. Pour cela nous avons testé, au cours de trois années d'expérimentations, différentes combinaisons de variétés de blé dur, disponibilités en azote, structures de couverts et densités de plantes. Nos résultats ont confirmé l'intérêt de ces systèmes pour améliorer le rendement et la teneur en protéines du blé dur comparativement aux cultures monospécifiques mais également pour la réduction des ravageurs, maladies et de l'enherbement dans certaines conditions. Ces systèmes sont ainsi particulièrement bien adaptés aux situations à faible disponibilité en azote en raison de la complémentarité entre céréale et légumineuse pour l'utilisation de l'azote (minéral du sol et fixation symbiotique) mais aussi pour la captation de l'énergie lumineuse. In fine, ce travail a permis de proposer des prototypes d'itinéraires techniques d'associations adaptés à différents objectifs de production, grâce notamment à l'analyse dynamique des compétitions et complémentarités entre espèces au sein du couvert et en particulier de l'élaboration du rendement du blé dur en association. / Intercropping is the simultaneous growing of two or more species in the same field for a significant period. Such systems are known to use available resources (water, light, nitrogen…) more efficiently than their corresponding sole crops and consequently to increase yield and grain protein concentration particularly in low N input systems. The aim of our work was to analyse the functioning of durum wheat - winter pea and durum wheat - winter faba bean intercrops. A 3-year field experiment was carried out with different fertilizer-N levels, wheat cultivars and plant densities. The intercrop efficiency was studied in order to further design low inputs cropping systems for specific objectives. Our results confirm that intercropping is more suited to low-N-input systems because it takes advantage of complementary N sources (soil mineral N and N2 fixation) and light use between species of the intercrop. Thus, intercrops were more efficient than sole crops for yield, they increased durum wheat grain protein concentration and in certain cases reduced weeds, pests and diseases. Finally, our work indicates that intercrops can be optimized for specific objectives by the choice of crop species, cultivars, N fertilization and plant densities in order to maximize resource capture and minimize competition. Indeed, intercrop efficiency is determined by the complementary resource use between the two species as well as the relative strength of the intra- and interspecific dynamic competitive interactions.