Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le thème de la modélisation et de l'aide à la décision dans le cadre des systèmes complexes. Plus précisément, nous nous intéressons au couplage de simulations orientées agent à une méthode de résolution de problèmes inverses. Une architecture générique de système d'aide à la décision est ainsi proposée. Ces travaux sont appliqués à la conception d'un système d'aide à la décision dédié à l'entomologie médico-légale. Cette discipline à mi-chemin entre la criminalistique et l'entomologie vise à concevoir des méthodes de datation de la mort basées sur des indices entomologiques, i.e., les insectes (principalement des diptères nécrophages) ou restes d'insectes retrouvés sur ou à proximité du corps. Ainsi, dans le cadre de ce travail réalisé en collaboration avec le laboratoire d'entomologie médico-légale de l'Institut de Médecine Légale de Lille, nous présentons : * un modèle à base d'agents permettant de simuler le développement des diptères nécrophages dans un environnement complexe (e.g., un corps situé dans un écosystème donné), en prenant en compte plus de paramètres que les méthodes classiques, * une implémentation de l'architecture de système d'aide à la décision évoquée plus haut, basée sur ce modèle.

Ce projet de recherche a examiné le supplément alimentaire comme technique pour accroître l'efficacité de deux espèces d’acariens prédateurs, Neoseiulus cucumeris et Amblyseius swirskii contre le thrips des petits fruits Frankliniella occidentalis. Des tests en laboratoire ont vérifié l’adéquation de trois espèces de pollen – de quenouille, de maïs et de pomme – ainsi que des œufs de la pyrale Méditerranéenne de la farine pour les acariens prédateurs à l'étude. En termes de valeur rm, les œufs de pyrale et les pollens de quenouille et de pomme étaient de qualité égale pour A. swirskii, tandis que le pollen de pomme s’est distingué pour N. cucumeris. Lorsque nourris d’oeufs de la pyrale, les deux espèces ont complété leur développement avec des valeurs de rm élevées. Le pollen de pomme est apparu comme étant un supplément alimentaire accessible et adéquat pour les deux prédateurs. À court terme (période de 24h), l’influence du pollen de pomme sur les interactions trophiques (larves de F. occidentalis comme proie) et intraguildes (entre les espèces de prédateurs) sur chrysanthèmes standardisés a été examinée. La présence de pollen a considérablement réduit la prédation de N. cucumeris sur les thrips ainsi que la prédation intraguilde pour les deux prédateurs. L'impact du pollen de pomme sur les populations de thrips et sur la rétention des prédateurs dans une culture de chrysanthèmes a été évalué sur une période de 4 semaines. L'introduction de A. swirskii avec pollen a permis le meilleur contrôle des populations de thrips tandis que N. cucumeris ne s’est pas établi dans la culture lorsqu'il a été introduit seul. Le pollen de pomme a amélioré la lutte au thrips par A. swirskii dans une culture de chrysanthème via une réponse numérique de la proie et la rétention des prédateurs dans la culture. Le plus bas taux de dommages importants a été observé lorsque les deux acariens prédateurs étaient utilisés de concert. / This research investigated supplemental food source as a technique to increase the efficiency of two species of predatory mites, Neoseiulus cucumeris and Amblyseius swirskii against the western flower thrips Frankliniella occidentalis. Laboratory assays aimed to assess the suitability of three pollen species – cattail, maize and apple – and eggs of the Mediterranean flour moth as supplemental food source for the predatory mites under study. In terms of rm value, flour moth eggs, cattail pollen and apple pollen were food sources of equal quality for A. swirskii, while apple pollen appeared to stand out for to N. cucumeris. Maize pollen was a less suitable food source for both species. When fed flour moth eggs, A. swirskii and N.cucumeris completed development and showed high rm values. Apple pollen appeared to be an accessible and suitable food source for both predators. Short term (24h period) influence of apple pollen availability on trophic (F. occidentalis larvae as prey) and intraguild (between the predator species) interactions on standardized chrysanthemum was examined. It significantly lowered predation on thrips by N. cucumeris and led to a decrease in intraguild predation for both predators. Following this, the impact of apple pollen on thrips populations and predator’s maintenance on chrysanthemum greenhouse crop was assessed over a 4 weeks period. The introduction of A. swirskii with pollen provided the best control on thrips while N. cucumeris did not remain on the crop when introduced alone. Apple pollen improved thrips control by A. swirskii in chrysanthemum crops through prey numerical response and retention of predators on plants. The lowest rate of heavy dammages were observed when both predators were used together. / Projet réalisé en cotutelle avec Jacques Brodeur et Les Shipp

Dans l’hémisphère Nord, le climat des deux derniers millions d’années a été marqué par une alternance de périodes froides et de brefs intervalles chauds. Cette succession d’évènements a laissé des traces durables au niveau de l’arrangement spatial de la diversité et de la structure génétique au sein des espèces.<p>En décrivant la répartition spatiale des lignées d’une espèce au moyen d’informations génétiques, la phylogéographie vise à identifier les processus évolutifs responsables de cette répartition. La phylogéographie comparée permet de gagner en compréhension en confrontant les patrons de variation génétique présents chez plusieurs espèces codistribuées :en étudiant des espèces partageant une même histoire au moyen de plusieurs sources d’information indépendantes (par exemple, plusieurs fragments d’ADN ou des données bioclimatiques historiques externes), il est possible de mettre en évidence des éléments de cette histoire commune tels que des refuges glaciaires ou des routes de recolonnisation post-glaciaires. Par contre, il est aussi possible que les caractéristiques biologiques intrinsèques à chaque espèce, telles que des stratégies dispersives ou reproductives différentes, engendrent une différenciation dans la structure et la diversité de cette variation génétique. <p>Dans cette thèse de doctorat nous nous sommes intéressés à deux espèces inféodées à un même hôte (Picea abies) et appartenant à une même sous-famille taxonomique (Coleoptera :Curculionidae, Scolytinae). Il sagit du typographe, Ips typographus et du dendroctone, Dendroctonus micans. Au moyen de plusieurs fragments génétiques spécialement identifiés pour cette étude ainsi que par le recours à des modèles bioclimatiques et des tests statistiques basés sur la théorie de la coalescence, nous avons étudié la phylogéographie de ces espèces.<p>Les résultats obtenus au cours de ce travail ont permis de mettre en évidence l’influence contrastée de stratégies écologiques différentes sur l’arrangement de la variation génétique. Une espèce opportuniste aux capacités de dispersion élevées telle qu’I. typographus présente un patron génétique peu structuré (des variants génétiques appelés haplotypes sont présents dans des régions très disparates) et un degré de polymorphisme nucléaire relativement élevé. Au contraire, une espèce parasitique adaptée à un environnement stable et caractérisée par une stratégie de dispersion limitée telle que D. micans présente un patron génétique très structuré (un nombre restreints et spécifiques d’haplotypes sont observés dans des régions géographiquement proches) et un degré de polymorphisme nucléaire dramatiquement faible.<p>Par ailleurs la comparaison de nos résultats à ceux de leur hôte, l’épicéa, ainsi qu’à ceux d’autres espèces partageant une même niche écologique (ex. Rhizophagus grandis), nous a permis de mettre en évidence des éléments communs dans l’histoire de ces espèces boréo-montagnardes :les populations européennes et asiatiques présentent une même divergence ancienne (antérieure à la dernière glaciation) et les populations européennes affichent des traces de structure génétique. Ces éléments nous ont permis de reconsidérer l’histoire de ces deux espèces en proposant et testant de nouveaux scénarios historiques./In the North Hemisphere, the climate of the last two million years has been paced by<p>the alternation of ice ages and warm interglacial periods. This succession of events has markedly shaped the present-day spatial arrangement of genetic diversity and structure within species. <p>By analyzing the geographical distribution of genetic variation within species, Phylogeography aims to identify evolutionary processes responsible for the current spatial patterns in the distribution of populations. Comparative phylogeography is used to gain insights into the understanding of driving evolutionary processes by co-analyzing the current genetic variation patterns of several co-distributed species; the study of species sharing a same history by several independent sources of information (e.g. different DNA fragments or historical bioclimatic data) allows to identify similar historical events such as glacial refugia or post-glacial recolonization pathways. However differences in life-history traits related to specific ecological strategies may also influence contrasting patterns of genetic structure and diversity. <p>In this PhD thesis, we focused on two insect associated with a same host (Picea abies) and belonging to a same taxonomic sub-familly (Coleoptera :Curculionidae, Scolytinae). The two insects are the Eurasian spruce bark beetle, Ips typographus, and the great spruce bark beetle, Dendroctonus micans. By the use of several genetic markers specifically designed for the purpose of this study and by bioclimatic modeling approach combined with coalescent-based statistical method, we have studied the phylogeography of both species. <p>Our results enable us to highlight the influence of contrasting ecological strategies on the spatial arrangement of genetic variation. On the one hand, opportunistic species characterized by high dispersal capacities, such as I. typographus, exhibits poor genetic structure (same genetic variants named haplotypes are found in really distant geographic regions) and a relatively high polymorphism level. On the other hand, parasitic species well-adapted to stable environmental conditions and characterized by limited dispersal strategy, such as D. micans, exhibits high genetic structure (same specific haplotypes found in same or neighboring geographic countries) and an extremely low polymorphism level.<p>Moreover, the comparison of our results with those of their specific host plant Picea abies and of other sympatric species (e.g. Rhizophagus grandis), has enable us to identify common patterns typical of boreo-montane species :a same old divergence between european and asiatic populations (older than the last glaciation) and genetic structure in european populations. These findings have been used to infer past of both species by identifying and testing new historical scenarii.<p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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.

Werner Heinz Muche, auch W. Heinz Muche, (* 08. August 1911 Radeberg, † 10. September 1987 Radeberg). Naturwissenschaftler, Forschungsreisender, Lepidopterologe, Entomologe, Zoologe, Autor, Lehrmittelhersteller, Unternehmer, Muche war ein bedeutender, international anerkannter Entomologe und Zoologe. Er hat sich autodidaktisch zu einer wissenschaftlichen Kapazität in der Fachwelt entwickelt, die besonders auf dem Gebiet der Insektenkunde wissenschaftlich Wertvolles schuf, da diese Wissenschaft bis Mitte des 20.Jahrhunderts noch in den Anfängen stand. Sein Spezialgebiet waren die Käferfamilien der Alleculidae und Blattwespenarten, wobei er viele neue Arten entdeckte. Seine Arbeiten prägten die Forschungswelt nachhaltig, seine Sammlungen gingen an das „Staatl. Museum für Tierkunde Dresden“ und an das „Naturkundemuseum der Humboldt-Universität Berlin“. Heinz Muche bereiste auf seinen Sammelreisen alle Kontinente, er verfasste über 170 Schriften, einige von ihm entdeckte Arten wurden nach ihm benannt. Forschungs- und Sammelreisen führten ihn u.a. nach Montenegro, Mazedonien, Bulgarien, Griechenland, Türkei, Anatolien, Syrien, Italien, Sizilien, Jugoslawien, Mongolei, Mittelasien, China, Kaukasus, Mandschurei, Botswana/Afrika, Queensland/Australien.

With its unique consortium of microorganisms from all domains of life, termite gut is considered one of the most efficient lignocellulose degrading systems in nature. Recently, host diet and taxonomy as well as gut microenvironmental conditions have emerged as main factors shaping microbial communities in termite guts. The aim of this thesis was to investigate this highly efficient lignocellulolytic system at holobiont level, with a particular focus on gut microbiome function and composition in relation to the host diet. As a starting point, we optimised a complete framework for an accurate termite gut prokaryote-oriented metatranscriptomics, which was at the basis of all subsequent sequencing assay designs and analyses performed in the course of the work. Afterwards, we characterised the compositions and functions of biomass-degrading bacterial communities in guts of plant fibre- and soil-feeding higher termites, proving the existence of functional equivalence across microbial populations from different termite hosts. We also showed that each termite is a reservoir of unique microorganisms and their accompanying genes. We further extended above approach to metagenomics and bacterial genomes reconstruction and we applied it to explore the process of biomass digestion in the different sections of the highly compartmented gut of soil feeding Labiotermes labralis. We showed that primarily cellulolytic activity of the termite host was restricted to foregut and midgut, while bacterial contribution was most pronounced in P1 and P3 hindgut compartments and included activities targeting broad range of lignocellulose components. Finally, we investigated the adaptation of a laboratory-maintained grass-feeding higher termite colony of Cortaritermes spp. to Miscanthus diet at host and symbiont levels. A natural system of a termite gut was shown to progressively change in composition to yield a consortium of microbes specialised in degradation of a specific biomass. Overall, the integrative omics approach proposed here provide a framework for a better understanding of a complex lignocellulose degradation by a higher termite gut system and pave a road towards its future bioprospecting. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le naturaliste français Charles Janet (1849-1932) est resté en marge des grandes figures scientifiques. L’Académie des sciences avait pourtant reconnu certains de ses travaux entomologiques et aujourd’hui, sa classification atomique émerge dans les discussions des chimistes. Centralien, ingénieur civil et manufacturier en province, il fut entre autres géologue, paléontologue, entomologiste, biologiste et chimiste même si ces disciplines ne reflètent qu’une partie de ses recherches. Méconnus et scindés dans ses spécialités, ses travaux ont été très peu étudiés et jamais dans une vision d’ensemble. La biographie envisagée ici permettra de dépasser ces clivages disciplinaires. À partir des propres perceptions de Janet, nous engagerons notre projet vers une microhistoire qui nous offrira le moyen d’observer le travail d’un savant. Elle sera révélatrice des fonctionnements, usages et sociabilités des sociétés savantes locales ou nationales qui se posent en véritables autorités scientifiques et dont nous examinerons les liens avec l’Académie des sciences. La principale sera la Société zoologique de France dont Janet deviendra président. Il nous autorisera en sus à observer une tendance macro historique qui est celle de la spécialisation et de la marginalisation de l’entomologie. Ce qui nous conduira à remettre en question la classique dualité « professionnels vs amateurs » chez les scientifiques.Janet, par sa polyvalence, sa longue carrière à la fois hors et dans la science officielle est un témoin privilégié des sciences naturelles à la charnière du XIXe. Retracer sa vie et son œuvre, c’est observer les sciences sous l’angle des anonymes qui se haussent un temps au niveau des gloires de leur époque. Mais, si cette recherche témoigne des pratiques d’un scientifique méconnu, elle représente paradoxalement (selon nous) celles de la majorité des naturalistes de son temps. / The French naturalist Charles Janet (1849-1932) is remained on the margins of the great scientific figures. However, the Academy of Sciences acknowledged some of his entomological works and nowadays, his atomic classification emerges in discussions of chemists. Graduated from Ecole Centrale, civil engineer and manufacturer in province, he was among other things, geologist, paleontologist, entomologist, biologist and chemist even if these disciplines reflect only a part of his research. Unsung and split in his specialities, his works have been very little studied and never in an overall view. Hence, the biography proposed here will go beyond these disciplinary divides. Through the own perceptions of Janet, we will engage our project towards the microhistory that gives us the way to observe the work of a scholar. It will be revealing some functions, uses and sociability of the local or national societies that arise in real scientific authority and we will examine their links with the Academy of Sciences. The main will be the Zoological Society of France of which Janet became president. In addition, he allows us to observe a macro-historical trend, which is that of the specialization and the marginalization of entomology. This will lead us to question the classic duality 'professionals versus amateurs' among scientists.Thanks to his polyvalency, his long career both off and in the official science, Janet is a privileged witness of the natural sciences at the turn of the 19th century. Trace Janet’s life and work, is observing science through the anonymous people who might be raised for a while at the level of the glories of their era. If this research reflects the practices of an unsung scientist, it represents paradoxically (in our view) most of the naturalists of his time.

Les parasitoïdes se développent sur, ou, à l'intérieur d'un hôte qu’ils tuent au cours de leur développement. Ils sont souvent utilisés en lutte biologique car ils ont la capacité de réduire et de contrôler les populations d’organismes considérés comme nuisibles. Nous avons investigué la capacité de la guêpe parasitoïde Telenomus podisi à induire l’avortement des oeufs de son hôte : la punaise exotique Halyomorpha halys. Cette nouvelle association d’espèce ne permet pas à la guêpe de se reproduire, mais elle induit un taux d’avortement des oeufs de l’hôte, néanmoins variable d’une guêpe à l’autre. Nos trois expériences ont permis de déterminer que 1) le taux d’avortement suit la grosseur de l’oeuf, qu’il soit parasité ou non. Que ce taux d’avortement est encore plus important lorsque parasité par des guêpes de plus petite taille. 2) Le taux d'avortement est expliqué à 18.2% par la génétique des guêpes (h2 = 0,182). 3) Il est difficile de générer une population de T. podisi capable d’induire un taux d’avortement élevé après 5 générations de reproduction sélective. Nous ouvrons, par ces résultats, une piste en matière de lutte biologique contre l’insecte ravageur qu’est H. halys. L’utilisation de petites guêpes permettrait de réduire la reproduction de la punaise. Mais aussi, qu’à la lumière du contenu de ce mémoire, un programme de reproduction sélective pourrait être optimisé pour produire des guêpes performantes en matière d’avortement des oeufs de H. halys. / Parasitoids develop on, or, inside a host they kill during their development. They are often used in biological control because they have the ability to reduce and control populations of organisms considered harmful. We investigated the ability of the parasitoid wasp Telenomus podisi to induce the abortion of its host eggs: the exotic stink bug Halyomorpha halys. This new species association does not allow the wasp to reproduce, but it induces some abortion of the eggs of the host, nevertheless variable from one wasp to another. Our three experiments have determined that 1) the abortion rate follows the size of the egg, whether parasitized or not. That this abortion rate is even greater when parasitized by smaller wasps 2) The abortion rate is explained to 18.2% by wasp genetics (h2 = 0.182). 3) It is difficult to generate a population of T. podisi capable of inducing a high abortion rate after 5 generations of selective breeding. With these results, we are opening a track in biological control against the pest insect H. halys. The use of small wasps would reduce the stink bug reproduction. But also, at the light of the contents of this thesis, a selective breeding program could be optimized to produce efficient wasps in the abortion of H. halys eggs.

La grande diversité d’insectes et la quantité de spécimens recueillis lors de l’échantillonnage constituent les plus grands défis de la systématique des insectes. Le tri des échantillons au niveau des espèces est nécessaire avant qu’ils puissent être utilisés pour des enquêtes sur les modèles de biodiversité. En raison de l’obstacle taxonomique, le manque d’expertise taxonomique, de nombreuses études sur la diversité des insectes classe les spécimens en Unités Morphologiques Opérationnelles (MorphOTUs), aussi appelées morpho-espèces, en désignant les groupes définis subjectivement en fonction de caractéristiques morphologiques évidentes. Cependant, il est long et douteux de définir avec précision les limites des espèces en se fondant sur les MorphOTUs, surtout dans les groupes où il y a de minuscules insectes et une grande similarité au niveau des espèces, comme chez les Hyménoptères. Le codage à barres de l’ADN, une approche taxonomique discriminatoire qui utilise des séquences d’ADN, a accéléré la classification taxonomique et peut être une approche alternative aux MorphOTUs. Cependant, il est crucial d’utiliser une stratégie fiable et économique de codage à barres ADN pour traiter un grand nombre d’échantillons. En outre, le codage à barres d’ADN devrait fonctionner avec les espèces problématiques dans l’entomologie moléculaire comme on l'observe parfois avec les hyménoptères. Afin de mettre en œuvre une évaluation rapide de la biodiversité des Hyménoptères, optimiser les de étapes de barcodage d`ADN (extraction d’ADN, amplification par PCR et séquençage) était le premier objectif de ce projet de recherche. On a testé et optimisé une extraction d’ADN arrivant à une méthode coûtante 0,20 dollars par spécimen. On a validé la performance adéquate des mini-codes à barres d’ADN, réduits en taille à 313bp, pour établir une classification d’Unités Taxonomiques Opérationnelles Moléculaires (MOTUs) comparable à celle du codage à barres d’ADN couramment utilisé, de longueur de 658bp. On a adopté ce protocole optimisé pour le codage à barres de 517 spécimens d’Hyménoptères échantillonnés par des pièges aspirateurs situés dans la forêt laurentienne de l’Est du Canada. Avec le séquençage multiplexé à haut débit Illumina, impliquant des amplicons étiquetés, on a obtenu des mini-codes à barres pour 88% des spécimens. Le coût et le temps nécessaires pour générer des données MOTU, grâce à notre approche de codage à barres d’ADN, étaient environ la moitié de celui de la classification morphologique en MorphOTUs. Le deuxième objectif de ma recherche était de comparer l’efficacité du tri morphologique des MorphOTUs avec l’identification moléculaire et la délimitation par MOTUs. On a démontré iii une forte congruence entre l’identification morphologique et moléculaire au niveau taxonomique de la famille dansla base de données Barcode of Life (BOLD) et GenBank (93 %), alors que seulement 18 % des mini-codes à barres ont été attribués à des identifications plus précises (genre ou espèce). La délimitation moléculaire s’est faite avec quatre méthodes de regroupement différentes (basée sur la distance : Découverte automatique de l’écart de codes à barres (ABGD) et Assemblage des espèces par partitionnement automatique (ASAP) ; basée sur un dendrogramme : Coalescente mixte généralisée du yule (GMYC) et Processus bayésien de l’arbre de poisson (bPTP)). En générale, les méthodes moléculaires ont plus que doublé la diversité estimée des MorphOTUs des Hyménoptères. Les MOTUs étaient en grande partie incompatibles avec les MorphOTUs (ratio d’appariement <0,35). Les méthodes basées sur la distance ont donné des résultats plus conformes au tri morphologique que les méthodes basées sur les arbres, en particulier dans la superfamille des Chalcidoidea. Compte tenu de la comparaison entre le coût et le temps des méthodes de classification moléculaire et morphologique, nos résultats suggèrent que le codage à barres mini-ADN pour estimer la diversité des espèces d’Hyménoptères est plus économique que le tri par MorphOTU. Cependant, bien que les méthodes MorphOTU et MOTU aient donné de nombres unités taxonomiques différentes, les analyses de la diversité utilisées actuellement tiennent compte de l’abondance et d’autres paramètres. On n’a pas évalué si les MorphOTUs et les protocoles d’entente donneraient des résultats suffisamment équivalents dans la recherche réelle sur les diversités α et β, c’est-à-dire pour évaluer s’ils pouvaient tout de même tous deux être utiles. / The great insect diversity and the quantity of insect specimens collected during sampling constitute the biggest challenges facing insect systematics. Sorting samples to the species level is necessary before they can be used for investigations of biodiversity patterns. Because of the Taxonomic impediment, the lack of taxonomic expertise, many insect diversity studies sort specimens to Morphological Operational Taxonomic Units (MorphOTUs), also known as morphospecies, classifying subjectively defined groups based on obvious morphological features. However, accurately defining species boundaries based on MorphOTUs is time consuming and questionable, especially in groups with tiny insects and great species-level similarity such as Hymenoptera. DNA barcoding, a taxonomic discriminatory approach that employs DNA sequences, has accelerated taxonomic classification and may be an alternative approach to MorphOTUs. However, it is crucial to use a reliable and economic DNA barcoding strategy to deal with a large number of samples. Additionally, DNA barcoding should work with species problematic in molecular entomology as is sometimes observed with Hymenoptera. In order to implement a rapid biodiversity assessment of Hymenoptera, optimizing the DNA barcoding steps (DNA extraction, PCR amplification, and DNA sequencing) was the first objective of this present research. We tested and optimized a DNA extraction arriving at a method costing 0.20CAD per specimen. We validated the adequate performance of 313bp mini barcodes for establishing Molecular Operational Taxonomic Units (MOTUs) classification, comparable to that of the commonly used full-length DNA barcode of 658bp. We adopted this optimized protocol to barcode 517 Hymenoptera specimens sampled with suction traps located in the Laurentian Forest of eastern Canada. With multiplexed Illumina high throughput sequencing of tagged amplicons, we obtained mini-barcodes for 88% of specimens. The cost and time taken to generate MOTU data through our DNA barcoding approach was approximately twice that of morphological identification for MorphOTU designation. The second objective of my research was to compare the efficacy of morphological sorting of MorphOTUs with the molecular identification and delimitation of MOTUs. We found a high taxonomic congruence between morphological and molecular identification at family level in Barcode of Life (BOLD) and GenBank databases (93%), whereas only 18% of mini-barcode data was assigned to more precise identification (genus or species). Molecular delimitation based on four different clustering methods (distance-based: Automatic Barcode Gap Discovery v (ABGD) and Assemble Species by Automatic Partitioning (ASAP); tree-based: Generalized Mixed Yule Coalescent (GMYC) and Bayesian Poisson Tree Processes (bPTP)) resulted in more than doubling the estimated diversity of Hymenoptera as compared to MorphOTUs. The MOTUs were largely incongruent with MorphOTUs (match ratio <0.35). Distance-based methods gave results more congruent with morphological sorting than tree-based methods, especially within the Chalcidoidea superfamily. Taking into account the comparison between the cost and time of molecular and morphological classification methods, our results suggest that mini-DNA barcoding to estimate a proxy for Hymenoptera species diversity is more economical than MorphOTU sorting. However, although MorphOTU and MOTU methods gave different numbers of species, actual diversity analyses take into account abundance and other parameters. We did not evaluate whether MorphOTUs and MOTUs would yield sufficiently equivalent results in actual α- and β diversity research: that is, they may yet both be fit for purpose

Rhizophagus grandis is one of the rare examples of totally specific predators: it only preys upon the bark beetle Dendroctonus micans in its native range (Europe and Asia). In the course of coevolution in such predator-prey systems, prey are selected for avoidance and resistance mechanisms against predators. Previous laboratory trials suggested that R. grandis could lay more eggs in presence of exotic prey species with an ecology similar to that of D. micans, but which could not evolve resistances against this predator, such as the North American parasitic bark beetles D. punctatus and D. valens. The specificity of the association R. grandis-D. micans is thought to depend on chemical signals (kairomones) used by the predator to find a gallery of its prey and to adjust its oviposition to the number of prey larvae available inside. However, the exact nature of the chemical signals regulating R. grandis’ oviposition is still unknown. While these signals seem specific in nature, stimulation of the predator’s oviposition by exotic prey species suggests that specificity may be constrained by geography. Unlike most bark beetles, which kill living trees or feed on dying trees, D. micans completes its development on healthy trees as a true parasite. This niche is highly defended by tree toxicants (terpenes among others) to which both D. micans and R. grandis are resistant. Insects possess their own detoxification processes, but they may also rely on symbiotic microorganisms (bacteria and fungi) to contend with the specific constraints of their niche. In comparison to other bark beetles, microbial communities of parasitic bark beetles are yet poorly known, as in the case of D. micans and D. punctatus. Apart from detoxification, insect symbionts may provide nutritional supplementation, protection against pathogens, or components of the chemical communication, which affect the hosts as well as partners of the tritrophic relationship tree-bark beetle-natural enemies. The system R. grandis-D. micans is a unique opportunity to study several aspects of this coevolution which are poorly understood to date. The objectives of this thesis were:- (1) the comparison of the oviposition performances of R. grandis on the specific prey D. micans, and on the exotic prey D. punctatus and D. valens, in order to emphasize possible prey resistance mechanisms; - (2) the identification of the chemical signals regulating R. grandis’ oviposition, and the evaluation of their role in the specificity of the association with D. micans, in presence of the exotic prey D. punctatus and D. valens; - (3) the characterization of the bacterial and fungal communities associated with non-aggressive populations of the bark beetles D. micans, D. punctatus and D. valens, and investigating how these microbial symbionts may affect bark beetle hosts in respect of their ecology as well as the tritrophic relationship tree-bark beetle-natural enemies. Our results show that R. grandis laid equivalent numbers of eggs with the native prey D. micans and with the exotic prey D. punctatus and D. valens, which could illustrate that R. grandis’ specificity is constrained by geography but which does not emphasize possible prey resistance mechanisms against the long-standing predator. We identified robust candidates to the stimulation and inhibition of R. grandis’ oviposition which should be confirmed in bioassays. Finally, we report that the bacterial and fungal communities of non-aggressive populations of D. micans, D. punctatus and D. valens are mainly composed of widespread environmental Enterobacteria and yeasts, and we discuss the various ways they may influence bark beetle hosts in respect of their life histories including the attacked trees and their natural enemies. Overall, this thesis illustrates the need to encompass all levels of complexity, from prey symbionts and semiochemicals to predators, to study systems like R. grandis-D. micans. / Rhizophagus grandis est un des rares exemples de prédateurs totalement spécifiques :présent en Europe et en Asie, il se nourrit exclusivement du scolyte Dendroctonus micans. Dans de telles associations, la coévolution prédateur-proie mène à la sélection de mécanismes d’évitement ou de résistance chez la proie, contre le prédateur. De précédentes observations en laboratoire ont suggéré que R. grandis pouvait pondre davantage d’œufs en présence de proies exotiques d’écologie comparable à celle de D. micans, mais qui n’auraient pu développer de résistance à l’encontre de ce prédateur, à l’instar des scolytes parasitiques nord-américains D. punctatus et D. valens. Il semble que la spécificité de l’association R. grandis-D. micans repose sur des signaux chimiques (kairomones) qui permettent au prédateur de repérer les galeries de sa proie et d’y ajuster le nombre d’œufs déposé à la quantité de larves de proies disponible. Néanmoins, on ignore encore la nature exacte des signaux régulant l’oviposition de R. grandis. Le fait que l’oviposition soit stimulée par des proies exotiques indique que la spécificité de cette association pourrait être limitée par des barrières géographiques. Contrairement à la plupart des scolytes qui tue des arbres ou s’attaque à des arbres mourants, D. micans se développe intégralement sur des arbres en bonne santé, en véritable parasite. Cette niche est fortement défendue par les composés toxiques de l’arbre (en particulier les terpènes), auxquels à la fois D. micans et R. grandis sont résistants. Certains insectes possèdent leurs propres processus de détoxification, mais ils peuvent également bénéficier de l’aide de microorganismes symbiotiques (bactéries et champignons). En comparaison avec les autres scolytes, les communautés microbiennes associées aux scolytes parasitiques est très peu documentée, comme dans le cas de D. micans et D. punctatus. En dehors de la détoxification, les symbiotes d’insectes peuvent contribuer à leur nutrition, les protéger contre des pathogènes, ou intervenir dans la communication chimique, ce qui affecte leurs hôtes comme les autres acteurs de la relation tritrophique arbre-scolyte-ennemi naturel. L’association R. grandis-D. micans est une opportunité unique d’étudier des aspects méconnus de la coévolution. Les objectifs de cette thèse étaient de :- (1) comparer le nombre d’œufs pondu par R. grandis sur sa proie spécifique, D. micans, et sur les proies exotiques D. punctatus et D. valens, afin de mettre en évidence de possibles résistances ;- (2) identifier les signaux chimiques qui régulent l’oviposition de R. grandis, et évaluer leur rôle dans la spécificité de l’association avec D. micans, en présence des proies exotiques D. punctatus et D. valens ;- (3) caractériser les communautés bactérienne et fongique associées aux populations parasitiques des scolytes D. micans, D. punctatus et D. valens, et investiguer comment ces microorganismes symbiotiques peuvent influencer leurs hôtes, selon leurs contraintes écologiques, ainsi que leurs ennemis naturels et arbres-hôtes. Nos résultats révèlent une oviposition équivalente de R. grandis en présence de la proie native D. micans et des proies exotiques D. punctatus et D. valens, ce qui illustre que la spécificité de cette association pourrait être limitée par des barrières géographiques mais ne met pas en évidence de possibles résistances à l’encontre du prédateur de longue date. Nous avons identifié des candidats robustes à la stimulation et à l’inhibition de la ponte de R. grandis, et leur rôle devrait être confirmé par des bioessais. Enfin, nous rapportons que la communauté microbienne associée aux populations parasitiques des scolytes D. micans, D. punctatus et D. valens est principalement constituée d’Entérobactéries et de levures répandues, et nous discutons des différentes façons dont ces symbiotes peuvent affecter leurs hôtes et autres acteurs de la relation tritrophique arbre-scolyte-ennemi naturel, selon leurs écologies respectives. Dans son ensemble, cette thèse souligne l’importance de considérer tous les niveaux de complexité biologique, des microorganismes associés aux proies jusqu’aux prédateurs, afin d’étudier des systèmes comme R. grandis-D. micans. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished