Thesis--Rennes. / Summary in English. Bibliography: p. [249]-268.

Les interactions interindividuelles permettent la transmission de l’information, la dispersion des pathogènes et la mise en place des comportements dans une population. Cette thèse a permis d’évaluer l’influence des interactions sociales sur le succès de fondation colonial des différents reproducteurs de deux termites européens, l’invasif Reticulitermes flavipes et le natif R. grassei. Les résultats révèlent (i) un meilleur succès de fondation des reproducteurs primaires de R. flavipes, (ii) une organisation biparentale des soins aux jeunes toutes espèces confondues et (iii) une communication et des soins aux oeufs propres aux caractères invasif et natif des espèces d’étude. Pour finir, (iv) une meilleure survie et communication a été observée dans les colonies fondées avec reproducteurs secondaires tandis (v) qu’une communication supérieure et une survie moindre sont observées pour R. flavipes. Les origines évolutives de l’organisation biparentale et des variations de succès de fondations sont discutées. / Individual interactions permit information transmission, pathogen dispersion and shape behavioral strategies in a population. This thesis has permit to explore the influence of social interactions on the colonial foundation success of two European termites, the invasive Reticulitermes flavipes and the native R. grassei. The overall results revealed (i) a better foundation success of primary reproductives of R. flavipes, (ii) a biparental organisation of parental care in both species (iii) a level of communication and egg care reflecting native and invasive status of the two species studied. To finish, (iv) better survival and communication rates were observed in colonies founded with secondary reproductives than in colonies without any and (v) a better communication rate and a weaker survival rate for R. flavipes foundations with or without secondary reproductives. Evolutive origins of biparental care and of the variations of foundation success observed are discussed.

Lors des interactions tri-trophiques impliquant une plante hôte, ses insectes phytophages et leurs ennemis naturels (parasitoïdes, prédateurs...), chaque niveau trophique est fortement dépendant des autres. La plante hôte peut influencer directement les traits d’histoire de vie des insectes phytophages et indirectement les ennemis naturels se développant aux dépens de ces insectes phytophages. Lorsque qu’un ennemi naturel comme un parasitoïde attaque l’insecte phytophage, son système immunitaire constitue sa dernière chance de survie. Une grande variation dans l’immunité des insectes est généralement observée dans les populations naturelles, suggérant que différentes pressions de sélection peuvent moduler et conduire à une adaptation des paramètres immunitaires. Ma thèse vise à déterminer les influences conjointes de la plante hôte et des parasitoïdes, sur les paramètres immunitaires des chenilles de deux ravageurs de la vigne, Cochylis (Eupoecilia ambiguella) et Eudémis (Lobesia botrana).Durant ces 3 années, nous avons mis en évidence une forte influence du cépage de vigne sur les effecteurs immunitaires des chenilles de vers de la grappe. De plus, le cépage de vigne semble être à l'origine d'un compromis entre les voies immunitaires constitutives et induites. La présence variable de bactéries à la surface des baies ne semble pas être à l'origine de ce compromis. Outre le cépage de vigne, nous avons démontré une forte action des parasitoïdes sur l'immunité des vers de la grappe. A l'échelle nationale, les populations d’Eudémis les plus immunocompétentes sont également les populations les plus parasitées. Cette corrélation positive entre le succès de parasitisme et les paramètres immunitaires des chenilles ne semble pas expliquée par une réponse plastique du système immunitaire des chenilles à la présence des parasitoïdes, mais plutôt par une sélection locale du système immunitaire, en réponse à la pression de parasitisme subie par ces chenilles sur plusieurs années. Les différentes études réalisées dans le cadre de ma thèse confirment la complexité des relations tri-trophiques entre la plante hôte, l’insecte phytophage et ses ennemis naturels. L’intégration du système immunitaire de l’insecte phytophage semble primordiale dans la compréhension des interactions unissant ces trois protagonistes. / In tritrophic interactions involving phytophagous insects, host plants and natural enemies, trophic levels are highly dependent on each other. Host plant may strongly affect directly phytophagous insect and indirectly natural enemies growing on these phytophagous insects. When a natural enemy attacks a phytophagous insect, the host immune system constitutes the last chance for the host to survive to an infection. A great variation of insect immune system is generally found in populations for susceptibility to pathogens, suggesting that variable selection pressures may have shaped and driven adaptation of immune traits. This project aims to determine the influence of both host plant and natural enemies on the larval immune system of grapevine moth pests, Lobesia botrana and Eupoecilia ambiguella.During these three years, we have demonstrated a strong influence of grape variety on immune effectors of grapevine moth larvae. In addition, the grape variety modulates a trade-off between the constitutive and induced immune pathways. The variable presence of microbes on the surface of grape berries does not explain the trade-off in immune function. Beyond the grape variety effect, we also demonstrated a strong influence of parasitoids on the immune parameters of the grapevine moth larvae. In France, the most immunocompetent populations of grapevine moth are also the most parasitized. This positive correlation between successful parasitism and larval immune parameters seems not explained by a plastic response of the larval immune system to parasitoids presence, but rather by a local selection of larval immune system in response to parasitism pressure suffered by larvae for several years.The different experiments realized in my thesis confirm the complexity of the tri-trophic interactions between host plant, phytophagous insects and natural enemies. The integration of phytophagous insect immune system seems essential in understanding the interactions linking these three protagonists.

Parmi les modes de communication les plus exploités chez les insectes, la communication chimique figure en bonne place. D’ailleurs, la recherche moderne consacrée aux signaux chimiques émis et perçus par les individus d’une même espèce n’a de cesse de se développer depuis plus de 50 ans. A travers ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à ces phéromones associées au comportement sexuel de Gastrophysa viridula (Coleoptera :Chrysomelidae). Nous avons menés, dans ce cadre, plusieurs bioessais comportementaux liés pour la plupart à des analyses chimiques par chromatographie gazeuse couplée à une spectrométrie de masse (GC-MS).<p>La fonction la plus évidente de la phéromone sexuelle de G. viridula est l’induction du comportement sexuel mâle. Cet « aphrodisiaque », probablement constitué de plusieurs composés cuticulaires (des alcanes méthylés lourds), est émis par la femelle et déclenche par contact la sortie de l’édéage des mâles. Etonnamment, ces composés se retrouvent aussi chez les mâles de G. viridula dont le comportement sexuel est alors induit au contact de composés cuticulaires mâles. Ceci constituerait la cause proximale des comportements homosexuels observés chez les mâles de G. viridula. Nous avons ensuite étudié le rôle des composés cuticulaires dans l’isolement sexuel entre G. viridula et G. cyanea. Le comportement sexuel des mâles des deux espèces est en effet induit préférentiellement par les femelles conspécifiques. Pour G. viridula, cette préférence est visiblement attribuable aux composés cuticulaires. Enfin, les signaux chimiques sont parfois indicateurs du degré de compétition spermatique rencontré par un mâle et permettent à celui-ci d’ajuster la quantité de spermatozoïdes transmis à une femelle. Avant d’étudier l’implication de tels signaux chez G. viridula, nous avons souhaité mettre en évidence un ajustement de la quantité de spermatozoïdes transmis par des mâles soumis à divers degrés de compétition spermatique. Nos résultats ne nous permettent malheureusement pas de signaler un tel effet.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Regulation of reproduction is one central feature of social life. In particular, only a few individuals are in charge of producing offspring in eusocial species. This division of the reproductive labour is mainly mediated by pheromones emitted by the queens in social insects. These queen pheromones may signal the presence of a fertile queen so that workers react accordingly by taking care of her and not reproducing. <p><p>Here I investigated two aspects of the reproduction of two polygynous ant species. The first one, Linepithema humile, is a unicolonial, highly polygynous and invasive species. It has been the focus of numerous studies about queen pheromones; in particular, it has been reported that queen cuticular hydrocarbons (CHC) profile is related to queen fertility. The other one, Tapinoma erraticum, is a multi-colonial, weakly polygynous and native species. Workers can lay haploid eggs in the absence of the queens which is impossible for Linepithema workers.<p><p>The major part of my thesis dealt with the queen fertility signalling issue. In the first two chapters I demonstrate the link between queen fertility and queen pheromone output. I first study a queen releaser pheromone, the queen retrieval behaviour. This behaviour is performed by the workers who lay a chemical trail toward a queen located outside the nest. I successfully show this behaviour to be related to queen fertility, and not mating status, in L. humile and T. erraticum since only fertile queens (mated or not) induce such recruitment. I then highlight the role of queen fertility in the prevention of worker reproduction in T. erraticum. Again, mated fertile queens and unmated fertile queens are both able to induce such primer effect. In a third chapter I report that CHC profiles may discriminate female castes (workers, queens, virgin queens, and virgin egg-laying queens) in T. erraticum. Finally, chapter 4 summarizes my attempts to prove that CHC may be involved in queen retrieval or queen attraction. None of the various bioassays tested allows me to demonstrate the putative role of CHC as queen pheromone.<p><p>In a second part, I was interested in the consequences of sex determination in T. erraticum. Chapter 5 presents the flow cytometry methodology (FC) which allowed me to score the number of sperm cells from spermathecae of several ant species, and to demonstrate that polygynous species (such as L. humile and T. erraticum) store less sperm than monogynous ones. FCM also allows determining the ploidy of sperm and adult somatic cells and chapter 6 which presents a large survey on the ploidy level within the species T. erraticum. This species displays diploid males that may produce diploid sperm which in turn can father a viable triploid female progeny. I report differences in the frequency of triploidy among female castes, the proportion of triploid workers being more important than triploid virgin queens whereas I never observed triploid mated fertile queens. Such results greatly suggest a putative regulatory mechanism involved in the rearing of triploid females. In the last chapter I investigated two populations that differ in the occurrence of triploid workers. I report these populations to vary in the number of queens and workers per nest.<p>/La régulation de la reproduction est un aspect essentiel de la vie sociale. En particulier, chez les espèces eusociales, seuls quelques individus sont impliqués dans la production de la descendance. Dans les sociétés d’insectes, une telle division du travail reproducteur est principalement assurée par l’émission de phéromones par les reines. Ces phéromones royales renseignent les membres de la colonie sur la présence d’une reine fertile, de telle sorte que les ouvrières réagissent en s’occupant d’elle et en s’abstenant de se reproduire. <p>Au cours de ce travail, je me suis intéressé à deux aspects de la reproduction au sein de deux espèces de fourmis polygynes. La première espèce, Linepithema humile, est invasive, unicoloniale et hautement polygyne dans les régions à climat méditerranéen. Elle a fait l’objet de nombreuses études portant notamment sur les phéromones royales. En particulier, il a été montré que le profil d’hydrocarbures cuticulaires (HCC) des reines est corrélé à leur fertilité. La seconde espèce, Tapinoma erraticum, est une espèce indigène, multi-coloniale et faiblement polygyne. Ses ouvrières sont capables de pondre des œufs mâles en absence de reines, ce dont sont incapables les ouvrières de Linepithema. <p>Je me suis principalement intéressé à la question de la signalisation de la fertilité des reines. Dans les deux premiers chapitres, je démontre le lien existant entre la fertilité des reines et la production de phéromone royale. J’ai d’abord étudié une phéromone incitatrice (releaser) qui provoque un recrutement royal. Ce comportement collectif très caractéristique correspond à la mise en place d’une piste chimique en direction d’une reine découverte par les ouvrières en dehors du nid. Je montre que ce comportement est lié à la fertilité de la reine chez les espèces L. humile et T. erraticum car seules les reines fertiles (fécondées ou non) sont capables de d’induire le recrutement royal. Je mets ensuite en évidence le rôle de la fertilité des reines dans la régulation de la reproduction des ouvrières de T. erraticum. A nouveau, les reines fécondées fertiles et les reines vierges fertiles sont toutes deux capables d’induire un même effet déclencheur (primer), en l’occurrence, l’inhibition de la reproduction des ouvrières. Dans un troisième chapitre, je montre que les profils d’hydrocarbures (HCC) permettent de distinguer sans ambiguïté les différentes castes femelles (ouvrières, reines fertiles, reines vierges et reines vierges pondeuses) chez T. erraticum. Enfin, le chapitre 4 résume mes tentatives pour démontrer le rôle des HCC dans les phénomènes de recrutement royal ou d’attractivité des reines. Aucun des bio-essais réalisés ne me permet de démontrer l’implication des HCC dans la phéromone royale. <p>Dans une seconde partie, je me suis intéressé aux conséquences du déterminisme du sexe chez T. erraticum. Le chapitre 5 présente cytométrie de flux (CF), une méthode qui me permet de compter les spermatozoïdes stockés dans les spermathèques de quelques espèces de fourmis et de montrer que les reines des espèces polygynes (telles que L. humile et T. erraticum) stockent moins de sperme que les espèces monogynes. La CF permet aussi de déterminer le niveau de ploïdie des cellules spermatiques ou somatiques chez l’adulte. Je me sers de cette application dans le chapitre 6 afin d’étudier le niveau de ploïdie au sein de l’espèce T. erraticum. Je montre que, dans les populations étudiées, il existe des mâles diploïdes et que ces mâles peuvent produire du sperme diploïde fertile, capable d’engendrer une descendance femelle triploïde. Je note des différences dans la fréquence des femelles triploïdes :la proportion d’ouvrières triploïdes est significativement plus importante que celle des reines vierges triploïdes. De plus, je n’ai jamais observé la présence de reines fécondées fertiles triploïdes. De tels résultats suggèrent fortement la présence d’un phénomène de régulation au cours de l’élevage du couvain triploïde. Dans le dernier chapitre, j’ai étudié deux populations de T. erraticum qui diffèrent au niveau de la proportion d’ouvrières triploïdes. Ces populations présentent des différences significatives dans le nombre de reines et d’ouvrières par nid. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse aborde l’écologie et l’évolution des relations qu’entretiennent les orchidées du genre Ophrys avec leurs pollinisateurs. L’approche comparative et la combinaison (i)<p>d’analyses chimiques de phéromones sexuelles et de parfums floraux, (ii) d’analyses génétiques avec des outils moléculaires, et (ii) de tests de comportement réalisés sur les insectes in situ nous ont permis d’éclairer certains aspects méconnus de ces interactions inter-spécifiques. La pollinisation des orchidées du genre Ophrys est assurée par des mâles d'abeilles ou de guêpes solitaires qui opèrent une tentative d’accouplement (pseudocopulation) sur le labelle des fleurs. L'attraction des pollinisateurs est généralement hautement spécifique, régie par un mimétisme des signaux (chimiques, visuels, tactiles) des femelles des espèces d'insectes concernés. Malgré cette spécificité, des hybrides se forment occasionnellement en conditions naturelles, témoignant de la perméabilité partielle des barrières d'isolement reproductif entre espèces. Au cours de<p>ce programme de recherche, nous avons entrepris l’étude des interactions Ophryspollinisateurs en mettant l’accent sur trois aspects spécifiques, à savoir (i) la sélection des caractères floraux par les pollinisateurs, (ii) l'isolement reproductif entre espèces d'Ophrys sympatriques, et enfin (iii) l'évolution des caractères floraux au sein d'un complexe d'espèces-soeurs d'Ophrys associées à différents pollinisateurs. Les principaux<p>résultats de ce travail sont repris ci-dessous, ponctués de références aux articles qui rassemblent l’intégralité des études réalisées. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les relations entre plantes et herbivores occupent une part importante des travaux concernant le rôle de la biodiversité dans le fonctionnement des écosystèmes. Les effets de la diversité des plantes sur les herbivores et la phytophagie se répartissent le long d’un continuum entre résistance et susceptibilité par association, ces deux concepts décrivant respectivement la réduction ou au contraire l’augmentation des dégâts causés par les herbivores avec la diversité des plantes dans les communautés végétales. Si de nombreux travaux menés dans différents écosystèmes suggèrent que la résistance par association est plus fréquente que la susceptibilité par association, les mécanismes sous jacents restent discutés et semblent dépendre de la plus ou moins grande spécialisation des herbivores et de l’identité des espèces végétales associées. En particulier deux questions se posent : (1) quel est l’effet de la diversité des plantes sur la diversité des insectes, et principalement sur les insectes herbivores ? (2) Quelle composante de la diversité des plantes explique le mieux la résistance et la susceptibilité par association ? La méta-analyse présentée dans cette thèse montre que la diversité des animaux augmente avec la diversité des plantes, quels que soient les écosystèmes et les taxons considérés. Dans le cas des Arthropodes, la richesse spécifique des herbivores est mieux corrélée à la richesse spécifique des plantes que celle des prédateurs. De plus, la diversité des herbivores augmente plus rapidement que la diversité des prédateurs avec la diversité des plantes. Ces observations soulèvent un paradoxe : si la diversité des herbivores augmente avec celle des plantes, comment expliquer les nombreux cas où la phytophagie diminue (résistance par association) ? Cette question a fait l’objet d’une approche expérimentale centrée sur le chêne pédonculé et fondée sur la manipulation de la diversité spécifique et génétique des essences forestières. Il en ressort que ces deux niveaux de diversité ont des effets contrastés sur la phytophagie. Les dégâts causés par les insectes herbivores généralistes tendent à augmenter avec la diversité génétique chez leur hôte (susceptibilité par association), alors que les spécialistes ne répondent pas à la diversité génétique chez le chêne. Au contraire, la diversité spécifique est à l’origine d’une résistance par association pour les herbivores spécialistes mais elle est sans effet sur les généralistes. Un résultat original émerge des travaux présentés dans cette thèse : les effets de la diversité des plantes sur les insectes herbivores et leurs dégâts s’exprimeraient principalement à l’échelle locale – celle d’un arbre et de ses voisins immédiats – au travers de « l’apparence » des arbres, une variable conditionnée par leur taille et celle de leurs voisins. La prise en compte de la spécialisation des insectes herbivores et des différentes composantes de la diversité des arbres contribue donc à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la résistance et la susceptibilité par association des forêts mélangées. / Functional and structural consequences of plant diversity on insect communities and herbivoryThe relationship between biodiversity and ecosystem functioning remains a key issue in ecology. In particular it has been suggested that plant species diversity can trigger plant-insect interactions, ranging from associational resistance (higher herbivory in monocultures than in more diverse plant communities) to associational susceptibility (higher herbivory in plant mixtures). Although it is now widely acknowledged that associational resistance is more frequent than associational susceptibility, the underlying mechanisms are still debated and seem to depend on herbivore specialization and plant species identity. To contribute to this debate we addressed two questions: (1) What are the consequences of plant diversity for insect herbivore diversity? (2) Which component of plant diversity better accounts for herbivory? On the basis of a meta-analysis we show in this report that animal diversity significantly increase with increasing plant diversity, regardless of habitats or taxa. In arthropods, herbivores species richness increases more steeply with plant richness than predator richness. This result raises an apparent paradox: if herbivore diversity is positively correlated with plant diversity, why herbivory decreases with increasing plant diversity (associational resistance)? To solve this paradox we developed an experimental approach focused on pedunculate oak and based on the manipulation of tree genetic and species diversity. We showed that generalist and specialist herbivores respond differently to the two levels of tree diversity. Herbivory by generalist herbivores significantly increased with oak genetic diversity (i.e. associational susceptibility) while specialist herbivores did not respond to the genetic diversity of their host tree. Conversely, tree species diversity triggered associational resistance to specialist insect herbivores but had no effect on generalists.  The novelty of this works also lies in the identification of a new mechanism that may account for associational resistance in tree species mixtures: host apparency. More apparent oak trees – those that are taller than their neighbours – are more prone to insect damage. Increasing tree species diversity comes together with higher probability of associating faster growing species (such as pine or birch) than can hide neighbouring oaks, reducing their apparency and then their susceptibility. Our findings suggest that accounting for the diet breadth of insect herbivores and the different components of tree diversity can contribute to a better understanding of the mechanisms leading to associational resistance or susceptibility in mixed forests.

L’abondance des insectes phytophages est déterminée par l’influence de facteurs biotiques et abiotiques qui affectent leurs traits d’histoire de vie. Chez les espèces phytophages à reproduction sur capital, la qualité de la plante hôte sur laquelle les individus effectuent leur développement larvaire est un facteur critique affectant le succès reproducteur des adultes. Curieusement, si l’effet de la plante hôte sur le potentiel reproductif des femelles a été largement décrit, il n’a été que peu étudié sur celui des mâles. Par ailleurs, chez les lépidoptères, lors de l’accouplement, la femelle reçoit du mâle un cadeau nuptial sous la forme d’un spermatophore contenant des spermatozoïdes ainsi que des sécrétions produites par les glandes accessoires. Ces sécrétions constituent des bénéfices directs pour la femelle qui pourra les remobiliser pour augmenter sa fécondité. Mon projet de thèse vise à déterminer l’influence de la plante hôte sur les performances reproductives des mâles et d’en évaluer les conséquences sur le potentiel reproductif des femelles et sur l’évolution des stratégies de choix de partenaire chez un papillon ravageur de la vigne, l’Eudémis (Lobesia botrana). Les expériences menées au cours de ces trois années de thèse révèlent que la nutrition larvaire sur différents cépages de vigne module fortement les réserves énergétiques des mâles, affectant leur potentiel reproductif à travers la taille et le contenu des spermatophores qu’ils transfèrent aux femelles pendant l’accouplement. De plus, l’investissement du mâle dans la production de spermatophores décline au cours d’accouplements successifs, les mâles n’étant capables de produire qu’un seul spermatophore riche en nutriments au cours de leur vie. Ces deux facteurs (nutrition larvaire et expérience sexuelle), qui affectent fortement la qualité reproductive des mâles, ont d’importantes conséquences sur le potentiel reproductif de leur partenaire. En effet, les femelles recevant des spermatophores riches en nutriments et en spermatozoïdes ont plus de descendants que celles recevant des spermatophores de moins bonne qualité. Enfin, les femelles semblent capables de discriminer parmi les mâles en se basant sur des critères reflétant leur qualité reproductive, s’accouplant préférentiellement avec ceux leur procurant le plus de bénéfices directs. Ainsi, les résultats de cette thèse confirment l’importance d’intégrer l’effet mâle quand on s’intéresse à l’évolution des populations de phytophages. De plus, identifier les facteurs écologiques modulant les interactions entre les partenaires sexuels chez les espèces menaçant les cultures est crucial pour pouvoir optimiser les programmes de gestion de ces ravageurs. / The abundance of phytophagous insects is determined by numerous interacting biotic and abiotic factors. In capital-breeding phytophagous insects, larval host plant quality is a key determinant of the adult phenotype and the performance of both males and females. Curiously, if the effect of host plant quality on female reproductive success is well-established, little effort has been conducted to determine this effect on male reproductive success. Moreover, in Lepidoptera, males transfer to females a spermatophore containing sperm and accessory gland products rich in nutrients that could be reinvested into female reproduction. The aim of this thesis was to evaluate how male larval nutrition on different host cultivars affects male reproductive traits which could, in turn, influence female reproductive output and mate choice strategies in an important grapevine pest, the European grapevine moth (Lobesia botrana). During these three years, we found that the host cultivar for the larvae strongly influences the energy reserves of male adult moths, affecting ultimately their reproductive potential through the size and content of spermatophores they transfer to females at mating. Moreover, male investment in the spermatophore declines over consecutives matings, suggesting that spermatophores are energetically expensive to produce in this monandrous capital breeding species. Thus ‘male quality’ depends on both the male larval origin and mating history, and females receiving protein-rich spermatophores at mating have an overall greater reproductive output than females mated with poor quality males producing less nutritionally rich spermatophores. Finally, females are able to discriminate among males and mate more with males having high sperm quality (virgin males or males from certain cultivars or geographical origins) to obtain substantial direct benefits.The results of this thesis confirm the importance of considering the “male effect” when trying to understand the evolution of phytophagous populations. Moreover, identifying the ecological conditions that influence the mating success of male and female in crop-pest species may lead to a better management of these crop pests.

Les dernières décennies représentent un tournant majeur concernant les invasions biologiques avec une augmentation sans précédent de leur rythme et de leur ampleur, en lien direct avec les activités humaines, en particulier la mondialisation. Certains invasifs se propagent à une vitesse très rapide dans leur nouveau milieu. L’invasion européenne de la punaise Leptoglossus occidentalis, illustre parfaitement ce phénomène et offre un modèle d’étude particulièrement intéressant. Cette thèse a pour but de tester des hypothèses permettant d’expliquer la rapidité de cette invasion. Pour répondre à cet objectif, nous avons choisi d’utiliser une approche pluridisciplinaire combinant des études de génétique des populations (natives et introduites) à des études de biologie et d’écologie des populations invasives. Grâce à l’utilisation de marqueurs moléculaires et de méthodes Bayésiennes (ABC), nous démontrons que l’invasion en Europe suit un scénario " tête de pont ", au sens où la population invasive de l’Est de l’Amérique du Nord a servi de source pour l’invasion européenne. Nos résultats confirment les soupçons d’introductions multiples dans des zones géographiquement déconnectées. En outre, l’étude de génétique des populations, associée aux mesures expérimentales des capacités de vol, indique que les capacités intrinsèques de dispersion de cette espèce sont particulièrement élevées. Les conditions rencontrées en Europe par les populations introduites ne sont pas un frein à l’invasion. L’espèce s’accommode parfaitement des nouvelles essences de conifères rencontrées sur le continent. La polyphagie observée dans la zone native est confirmée dans la zone d’introduction européenne, constituant un atout pour l’établissement des populations. De plus, cette étude révèle les risques écologiques que cette espèce représente pour la flore native européenne. Les dégâts occasionnés semblent s’additionner à ceux des ravageurs natifs, diminuant ainsi le potentiel de régénération naturelle. L’ensemble de ces résultats constitue une contribution à la connaissance des mécanismes sous-tendant les invasions biologiques, notamment sur la rapidité de propagation de certains invasifs, et met l’accent sur des phénomènes sous-estimés il y a encore peu de temps comme le scénario d’invasion " tête de pont ". / During the last decades, biological invasions were observed to increase exponentially, at an unprecedented rate and magnitude, in direct relation with the human activities, especially globalization. In this context, some invasive species spread very quickly in the area of introduction. The European invasion of Leptoglossus occidentalis is a good example of this phenomenon. This study aimed at testing some hypotheses to explain the rapidity of this invasion. To reach this goal, we used a multidisciplinary approach combining population genetics (analyzing samples from native and invaded areas) with a study of biological and ecological characteristics of the invasive populations. Through the use of molecular markers and Bayesian methods (ABC), we confirmed previous suspicions and demonstrated that the European invasion proceeded from multiple introductions in distant geographic areas. Our results also indicated that a primarily invaded area of Eastern North America acted as a bridgehead for the invasion in Europe. Moreover, population genetics, combined with an experimental measurement of the bug flight capabilities using flight mills, revealed that the intrinsic capacities of dispersion of this species are particularly high. The environmental conditions of the newly invaded areas in Europe did not constitute a barrier to the invasion of L. occidentalis. Its high degree of polyphagy was confirmed on European conifers, quite all species being susceptible to be exploited, thus favoring population establishment. . Furthermore, this study highlights the ecological threat represented by this insect which can affect the native flora in Europe. Actually, bug damage which can be important, seems to be additive to those of native insects exploiting cone and seed resources, thus decreasing the potential of natural regeneration. This work contributes to improve knowledge on biological invasions, especially to understand the reasons underlying the rapid spread observed in some invasive species, and highlights phenomenon underestimated until recently such as the Bridgehead scenario.

Les recherches menées au cours des dernières années ont permis de mettre en évidence les nombreuses fonctions écologiques des composés organiques volatils (COVs) émis par les plantes. Cette thèse a eu pour objectif d'utiliser ces connaissances dans un cadre de protection des cultures. Nous avons essayé de poser les bases d'une stratégie de type « Push-Pull » contre la mouche du chou (Delia radicum) en utilisant des sources d'odeurs synthétiques (diffuseurs de COVs) ou des sources d'odeurs naturelles (plantes compagnes). A partir d'observations menées en plein champ nous avons sélectionné plusieurs brassicacées présentant des taux d'infestations contrastés vis-à-vis de la mouche du chou. Des expérimentations de laboratoires combinant des études comportementales et des analyses chromatographiques ont permis (i) d'établir un lien entre l'infestation et l'attractivité de certaines plantes (ii) d'identifier de nouveaux COVs potentiellement impliqués dans les prises de décisions comportementales de D. radicum. En parallèle, des études de terrain ont permis de tester l'efficacité de diffuseurs de COVs synthétiques au sein de parcelles expérimentales, que ce soit (i) pour favoriser le recrutement d'ennemis naturels (ii) attirer (composante « Pull ») ou repousser (composante « Push ») la mouche du chou. Enfin, l'utilisation de plantes pièges concentrant le ravageur semble être intéressante pour modifier la répartition de la mouche du chou à l'échelle de la parcelle en vue de protéger des cultures d'intérêt telles que le brocoli. / Volatile organic compounds (VOCs) emitted by plants are used by phytophagous, predatory and parasitoid insects to adjust behavioral decisions in complex environments. We aimed at using these ecological functions of VOCs in crop protection. We developed the first steps of a "Push-Pull" strategy toward the cabbage root fly (Delia radicum) with both dispensers of synthetic VOCs and natural blends of VOCs released by plants. We conducted a field study to select brassicaceous plants exhibiting contrasted levels of infestation toward the cabbage root fly. Laboratory bioassays combining behavioral observations and gas chromatographic analyses allowed to (i) investigate the relation between plant infestation and plant attractiveness (ii) identify novel VOCs involved in behavioral decisions of the cabbage root fly. Parallel field experiments were used to test the potential of dispensers of synthetic VOCs to (i) enhance natural enemies recruitment (ii) modify cabbage root fly behavior, attracting ("Pull" component) or repelling the pest ("Push" component). Finally, we demonstrated that attractive plants are promising for a trap crop approach enabling to redistribute cabbage root fly density at the field scale in order to protect main crop such as broccoli.