L’objectif de cette étude était de caractériser l’impact d’une épidémie d’arpenteuse de la pruche dans la sapinière à bouleau blanc, sur la communauté de coléoptères saproxyliques primaires. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps comparé différentes approches afin de déterminer laquelle d’entre-elles pouvait facilement et efficacement estimer l’état de défoliation des arbres affectés par l’arpenteuse de la pruche. Par la suite, la réponse hâtive des coléoptères phloéo- et xylophages a été évaluée à l’aide de pièges à impacts multidirectionnels, de pièges à impact fixés aux troncs et de cages d’émergence. Les résultats montrent qu’une méthode d’estimation globale de la cime supérieure est optimale pour déterminer l’état de défoliation du sapin baumier suite au passage de l’arpenteuse de la pruche. Ils montrent aussi qu’un changement dans l’assemblage des coléoptères est survenu seulement en 2014 et dans les peuplements les plus défoliés. Un assemblage caractérisé par des espèces polyphages souvent associées aux forêts non-perturbées s’est remanié en une prédominance d’un xylomycétophage consommateur de conifère mourant: le scolyte birayé. Seul ce scolyte a été positivement associé avec la hausse de défoliation et de mortalité du sapin baumier mais aussi de la présence de coupes de récupération à proximité des parcelles étudiées. Les résultats ont également montré une réponse dichotomique du scolyte montrant une colonisation massive seulement au moment où les sapins atteignaient 95% de défoliation. Enfin, les pièges à impact se sont avérés utiles pour détecter les variations de fréquence de visite de peuplements et d’arbres le long du gradient de défoliation. Le scolyte birayé est donc le premier et presque le seul saproxylique à engager le processus de décomposition des arbres post-arpenteuse de la pruche deux années après la détection de l’épidémie. Par ailleurs, cette colonisation risque d’entraîner des désagréments car son symbionte fongique noircit les galeries creusées partout dans l’aubier des arbres infestés. / The aim of this study was to characterise the impact of a hemlock looper outbreak, in the balsam fir-white birch forest, on the community of primary saproxylic beetles. To this end, we first compared different approaches in order to determine which of them could profile easily and efficiently the defoliation status of the trees affected by the hemlock looper. Then, the early response of the phloeo- and xylophagous beetles was assessed with flight-interception multidirectional and trunk-window traps along with emergence cages. Results show that an upper crown overall estimation method is optimal to determine the defoliation status of the balsam fir following hemlock looper. They as well show that a change in the beetle assemblage occurred only in 2014 and in the most defoliated stands. An assemblage characterised by polyphagous species often associated to undisturbed forests shifted to the predominance of a xylomycetophagous and dying conifer feeder: the striped ambrosia beetle. This scolytid alone was positively associated with the increase of defoliation and death of balsam firs but also with the presence of salvage logging nearby the study plots. Results have then showed a dichotomic response of the beetle, thus exhibiting massive colonization only when fir trees reached 95% of defoliation. At last, the flight-interception traps were found to be useful to detect variations in beetle visit frequencies of stands and trees along the defoliation gradient. The striped ambrosia beetle is therefore the first and almost the only saproxylic to initiate the decomposition process of post-hemlock looper firs trees two years after the detection of the outbreak. However, this colonization may raise concerns because its fungal symbiont stains the galleries throughout the sapwood of infested trees.

Lors d’une épidémie localisée de tordeuse des bourgeons de l’épinette (Choristoneura fumiferana), certaines épinettes blanches (Picea glauca (Voss.) Moench) furent épargnés. L’expression d’un gène, Pgβglu-1, codant pour une enzyme de type bêta-glucosidase est liée à la production d’acétophénones s’accumulant dans les aiguilles des arbres peu défoliés. La variation de l’expression de Pgβglu-1 semble relèver d’une régulation inhérente et unique aux arbres résistants. Nos résultats permettent d’établir une corrélation entre l’expression du gène, l’accumulation des acétophénones actives et le stade le plus destructif de l’insecte. Ils montrent aussi que le niveau d’expression de Pgβglu-1 est transmis entre les générations d’arbres et peut être induit. Les séquences d’ADN codants du gène ont été obtenues, mais aucune différence n’a été observée permettant de différencier les résistants des non-résistants. Une connaissance plus approfondie du phénomène pourrait aider au développement d’une lutte intégrée visant à mitiger les dégâts causés par la tordeuse en période d’épidémie. / A localized spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreak that took place in a white spruce plantation (Picea glauca (Voss.) Moench) left some trees almost untouched while many others had severe defoliation. Expression of agene coding for a beta-glucosidase enzyme was identified (Pgβglu-1) and was linked to the accumulation of two acetophenones in the foliage of resistant trees. We propose that the expression variation of Pgβglu-1 involve regulation that is unique to resistant trees. Our results establish a correlation between gene expression, the accumulation of biologically active acetophenones and the most destructive larval instar of the insect. Our results also show that Pgβglu-1expression is genetically transmitted and can be induced. Coding DNA sequences of the gene were obtained but no differences were observed that could differentiate between resistant and non-resistant trees. A deeper understanding of the phenomenon could help in the development of an integrated management aiming to mitigate damage caused during outbreaks.

La pollinisation entomophile est un service écosystémique essentiel à la productivité de nombreuses cultures. Dans les agroécosystèmes, on observe généralement une diminution des pollinisateurs indigènes lorsqu'on s'éloigne des milieux naturels. Dans cette étude, nous avons évalué l'effet des milieux naturels et semi-naturels sur l'abondance et la richesse spécifique des pollinisateurs indigènes dans les bleuetières au Lac-St-Jean. Nos résultats démontrent que les pollinisateurs sont peu influencés par ces habitats, puisqu'ils sont majoritairement des nicheurs de sol, dépendant peu des zones boisées pour leur nidification. En revanche, on retrouve une abondance et une richesse spécifique supérieure en périphérie des bordures de forêt, étant donné qu'on y retrouve une disponibilité accrue en ressources nutritionnelles attrayantes pour ces insectes. De plus, ce projet a permis d'identifier des espèces possédant un meilleur potentiel de pollinisation, dû à leur grande capacité de transport de pollen et de leur spécificité vis-à-vis la fleur de Vaccinium angustifolium.

Les parasitoïdes sont reconnus dans les agroécosystèmes pour jouer un rôle de régulation des insectes herbivores et favoriser un équilibre des communautés d’arthropodes aidant à réduire la dépendance aux pesticides. L'objectif principal consistait à effectuer une étude taxonomique des parasitoïdes des ravageurs lépidoptères de la canneberge (Vaccinium macrocarpon Aiton) dans les plantations commerciales au Centredu- Québec. Les objectifs spécifiques étaient de comparer la biodiversité des chenilles de lépidoptères et de leurs parasitoïdes entre les modes de gestion biologique et conventionnelle, ainsi que la densité et le parasitisme en champ de cinq ravageurs majeurs d’importance économique : Macaria sulphurea (Packard) (Geometridae), Macaria brunneata (Thunberg) (Geometridae), Xylena nupera (Linter) (Noctuidae), Rhopobota naevana (Hübner) (Tortricidae) et Sparganothis sulfureana (Clemens) (Tortricidae). Huit et 16 fermes ont été échantillonnées en 2012 et 2013 respectivement avec deux techniques complémentaires, le filet fauchoir et les observations visuelles directes. Les chenilles capturées (N = 1497), représentant 18 espèces, ont été mises en élevage individuellement sous conditions contrôlées pour détecter le parasitisme. Chaque année, les cinq ravageurs primaires composaient plus de 80% de la population larvaire. La biodiversité des ravageurs variait entre les deux modes de gestion; R. naevana était dominant sur les fermes biologiques alors qu’une plus grande richesse et équité de ravageurs ont été observées sur les fermes conventionnelles, M. sulphurea, M. brunneata et X. nupera étant les plus abondants. La communauté des parasitoïdes élevés (N = 171) était composée de 25 espèces ou taxons appartenant majoritairement aux genres Aleiodes, Meteorus, Microplitis, Oncophanes (Hymenoptera : Braconidae); Hyposoter, Exetastes, Phytodietus (Hymenoptera: Ichneumonidae); et Campylocheta, Nemorilla (Diptera: Tachinidae). Le parasitisme annuel était de l’ordre de 20 à 40% et variait en fonction des espèces hôtes et non des systèmes de gestion. Des quatre ravageurs primaires attaqués, celui le plus parasité a été X. nupera suivi de S. sulfureana, M. sulphurea et le moins parasité a été R. naevana. / Parasitoids are recognized as beneficial organisms in agro-ecosystems. They are known to play a role in the regulation of various herbivorous insects and their ecological function favors a balance of arthropod communities helping to reduce pesticides dependency. The main objective was to conduct a taxonomic study of the parasitoids of lepidopteran pests on commercial cranberry crop (Vaccinium macrocarpon Aiton) in Center-du-Québec. This study also aimed to compare the biodiversity of the caterpillars and their parasitoids under conventional vs organic managements as well as field density and parasitism of five major pest species of economic importance: Macaria sulphurea (Packard) (Geometridae), Macaria brunneata (Thunberg) (Geometridae), Xylena nupera (Linter) (Noctuidae), Rhopobota naevana (Hübner) (Tortricidae) and Sparganothis sulfureana (Clemens) (Tortricidae). Eight and 16 cranberry farms were sampled in 2012 and 2013, respectively, using two sampling techniques: sweep net and direct visual observations. A total of 1497 caterpillars, comprising 18 species, were captured and individually reared under controlled laboratory conditions to detect parasitism. The five primary pests made up more than 80% of the larval population each year. Pest biodiversity varied between the two pest managements: R. naevana was dominant on organic farms, whereas conventional farms had greater pest richness and evenness, M. sulphurea, M. brunneata and X. nupera being the most abundant. The reared parasitoid community (N = 171) was composed of 25 species or higher taxa and the most common species belong to the genera Aleiodes, Meteorus, Microplitis, Oncophanes (Hymenoptera: Braconidae); Hyposoter, Exetastes, Phytodietus (Hymenoptera: Ichneumonidae); and Campylocheta, Nemorilla (Diptera: Tachinidae). Parasitism differed depending on host biodiversity and not on farming systems. Among the four primary pests which were attacked, X. nupera was the most parasitized, followed by S. sulfureana, M. sulphurea and the least parasitized was R. naevana

Les plantes ont développé, au cours du temps, des mécanismes de protection leur permettant de survivre et de se développer en dépit des nombreux stress biotiques auxquels elles sont soumises. Cette thèse doctorale, en trois volets, visait à caractériser les réponses biochimiques et physiologiques de la pomme de terre (Solanum tuberosum) attaquée par un insecte coléoptère, le doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata). Le premier volet du projet visait à caractériser l'impact de l'insecte sur le protéome foliaire de la plante, en utilisant comme modèle des plantes traitées avec des larves de doryphore, des plantes soumises à des blessures mécaniques et des plantes infestées par un insecte suceur, le puceron de la pomme de terre (Macrosiphum euphorbiae). Le second volet visait à caractériser le protéome des sécrétions orales du doryphore, avec pour objectif de cerner l'incidence relative des protéines de l'insecte et de la plante hôte aux sites de blessure générés par l'herbivore. Le troisième et dernier volet visait, enfin, à déterminer l'impact des altérations du protéome foliaire de la plante sur ses capacités photosynthétiques, et à mettre en évidence l'impact possible des composantes moléculaires de la plante sur les réponses observées. En résumé, nos résultats ont démontré que plusieurs protéines des métabolismes primaire et secondaire, incluant des protéines associées à la photosynthèse, sont régulées dans les feuilles en réponse au doryphore de la pomme de terre. L'impact négatif de l'herbivore sur plusieurs protéines photosynthétiques, notamment celles du photosystème I, a toutefois des répercussions négligeables sur la capture de lumière par la plante. La seconde phase du processus photosynthétique, en revanche, est affectée de manière notable par le doryphore, vraisemblablement par l'action de molécules provenant aussi bien de l'insecte que de la plante elle-même. Ces résultats suggèrent, dans l'ensemble, un impact spécifique, mais limité du doryphore de la pomme de terre sur le protéome primaire et les fonctions photosynthétiques de sa plante hôte. Ils suggèrent aussi la mise en place de mécanismes compensatoires in planta et la grande plasticité du métabolisme primaire de la plante en réponse à l'herbivore. / Higher plants have developed, over time, a variety of protection mechanisms allowing them to survive and cope with a variety of biotic stress cues in their surrounding environment. The main goal of this three-part doctoral thesis was to characterize the biochemical and the physiological responses of potato (Solanum tuberosum) to defoliation by the coleopteran insect herbivore Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata). The first objective of the project was to characterize the impact of the insect on the host plant's leaf proteome, using as a model plants treated with potato beetle larvae, mechanically wounded plants and plants infested with a sucking/piercing insect, the potato aphid (Macrosiphum euphorbiae). The second objective was to gain some insight about the proteome of potato beetle oral secretions, with the aim of assessing the relative incidence of insect and host plant proteins at wound sites generated during insect feeding. The third objective, finally, was to determine the impact of leaf proteome alterations on photosynthetic capacities of the host plant, and to determine the possible impact of the plant's own molecular constituents on the responses observed. In brief, our results showed that several proteins involved in the primary and the secondary metabolisms, including photosynthesis-related proteins, were regulated in leaves in response to potato beetle feeding. However, the negative impact of the insect on several photosynthetic proteins, notably photosystem I proteins, only had negligible effects on the light capture process by the plant. The second phase of photosynthesis, on the other hand, was significantly affected by the insect, presumably via molecular effectors from both the insect and the host plant itself. These findings suggest, overall, a specific, but somewhat limited impact of Colorado potato beetle larvae on the leaf proteome and photosynthetic capacities of the potato host. They also suggest the possible induction of compensatory mechanisms in planta and the high plasticity of primary metabolism functions in the plant upon herbivore feeding.

L'application du prëcocène II, au début du stade adulte chez les virginipares aptères et ailées de Macrosiphum euphorbiae, maintenues isolées, a induit temporairement la production d'ailées alors que les témoins n'ont produit que des aptères. Chez les virginipares groupées, conditionnées à produire des ailées, le prëcocène a rehaussé la production d'ailées. Le traitement des virginipares aptères et ailées à différentes périodes de la vie reproductive a révélé que la sensibilité au précocène variait en fonction de l'âge et de la forme. Les aptères, traitées au 7ème jour de la vie adulte, correspondant au milieu de la période reproductrice, se sont montrées plus sensibles aux effets alatisants du précocène que ceux traitées avant ou après cet âge. Un profil très similaire d'alatisation de la progéniture a été obtenu chez les aptères, exposées à un stimulus de groupe â chacun des 10 premiers jours de la vie adulte. Chez les ailées, les effets alatisants du précocène ont plutôt diminué progressivement avec l'âge. Une seule application d'HJ I aux aptères et aux ailées maintenues groupées, n'a pas causé une réduction proportionnelle à la dose appliquée, dans la production des ailées. Cependant, chez les aptères, l'application répétée d'une seule dose d'HJ I, a réduit significativement la proportion d'ailées. De plus, un bref effet aptérisant de l'HJ I a été obtenu, chez les aptères préalablement traitées au prëcocène II. Des analogues de l'hormone juvénile, le kinoprène et l'hydroprène ont causé, chez les aptères groupées, une légère aptérisation de la progéniture aux doses les plus élevées. Cependant, chez les ailées, le kinoprène, Enfin le précocène II, appliqué à des vivipares aptères maintenues isolées sous une photopériode de 14L:1ON favorisant la production d'aptères et de mâles, a induit la production de gynopares et de virgini pares ailées en plus d'augmenter celle des mâles. Les résultats de cette étude indiqueraient donc que l'hormone juvénile a possiblement un rôle à jouer dans la régulation physiologique du polymorphisme chez M. euphorbiae.

Ce mémoire porte sur l'étude de nouvelles méthodes de détection précoce des maladies sur les plantes du cannabis avec de l'imagerie par tests non-destructifs. Ces méthodes permettent la détection des ravageurs sur les plantes du cannabis à l'état précoce à partir d'images multispectrales et ainsi facilitent l'automatisation de l'inspection et la surveillance des cultures. Le travail se sépare en trois parties. Premièrement, les différentes techniques utilisées dans ce domaine pour la détection des plantes malades ainsi que la surveillance de celle-ci seront détaillées. Ensuite, il sera question d'un article publié dans le cadre de la conférence SPIE Defense + Commercial Sensing (Ahmed, et al., 2023). Cet article propose une nouvelle méthode pour la détection précoce des maladies sur les plants de cannabis en utilisant l'intelligence artificielle et l'imagerie multispectrale. À ce jour, il s'agit du premier article disponible avec cette méthode testée sur des plants du cannabis. Il permet d'introduire le reste de ce mémoire puisque le travail fait dans le cadre de cet article a directement contribué au reste de la recherche. Il sera ensuite question du travail effectué pour obtenir des images multispectrales avec la caméra multispectrale Micasense Red-Edge. Nous parlerons de la nouvelle méthode qui a été appliquée pour réussir la détection. Pour terminer, nous montrerons les résultats de ce projet sous la forme de graphes et de tableaux des différentes prédictions

L’intérêt pour la dispersion des gènes via le pollen a augmenté avec les cultures de plantes génétiquement modifiées. A ce jour, les données expérimentales ainsi que la modélisation portant sur les mouvements du pollen de colza, Brassica napus L., à l’échelle du paysage ne différencie pas clairement la part du vent et des insectes dans cette dispersion. Cependant, l’estimation de la dispersion des gènes par le pollen reste une condition nécessaire pour la gestion des risques d’échappement des (trans-)gènes vers l’environnement et les cultures conventionnelles. A travers cette thèse, nous avons pu mettre en évidence qu’une grande diversité d’insectes pollinisateurs pouvait transporter du pollen viable entre différentes plantes de colza sur des distances importantes (>1.1 km). La diversité d’insectes varie d’une région à l’autre et d’une année sur l’autre. Cependant, bien que la majorité des insectes sur une zone de grande production de colza ait du pollen de cette culture sur leur corps, seulement 39,4 % des insectes capturés sur des plantes mâle-stériles transportent du pollen de colza viable. Bien que nous n’ayons pas pu déterminer avec précision la part du vent et des insectes dans le pollinisation du colza, il semblerait que les insectes participent de façon plus importante à la pollinisation de plantes présentes en bordures de champs, augmentant ainsi le taux de pollinisation croisée. Nos résultats fournissent des données fiables pour améliorer les modèles de dispersion pollinique pour des cultures entomophiles à l’échelle du paysage. Ces modèles sont essentiels pour l’aide à la gestion afin de réduire la dispersion des gènes par le pollen des cultures génétiquement modifiées vers les plantes sauvages ou les cultures conventionnelles / Interest in pollen-borne gene dispersal has grown with the cultivation of genetically modified plants. To date both experimental data and models of oilseed rape (OSR) Brassica napus pollen movement at the landscape scale do not clearly differentiate between wind- and insect-mediated dispersal. Estimations of pollen-borne gene dispersal would be valuable for managing potential escapes of transgenes. Our study provides clear evidence that a large variety of insect species can transfer viable pollen between oilseed rape plants over considerable distances (>1.1 km). Insect’s diversity according to geographical site and years. However, the majority of pollinator have OSR pollen in their body hairs, only 39.4% of the insects caught on male-sterile flowers carried OSR pollen. Although we could not determine with precision the role of the wind and the insects in the OSR pollination, it would seem that insects take part in a more important way in pollination of plants present in edges of fields, thus increasing cross pollination rate. Our results provide valuable data to improve models of pollen dispersal for entomophilous crops at the landscape scale. These models are essential to help land-managers reduce pollen-borne gene dispersal from genetically modified plants to wild relative and field planted with non-GM crops

Les végétaux appartenant au genre Allium et notamment le poireau, Allium porrum, ont la caractéristique de produire des composés secondaires soufrés. A l'instar de nombreuses substances issues du métabolisme secondaire des plantes, ces composés soufrés semblent être impliqués dans les systèmes de défense naturelle des Allium. Les tests de toxicité réalisés sur différentes espèces d'insectes ont révélé que les substances volatiles soufrées émises par ces plantes, les thiosulfinates et leurs produits de dégradation, les disulfures et notamment le disulfure de diméthyle (DMDS) sont toxiques vis à vis de toutes les espèces testées. Le DMDS provoque la mort des insectes par un disfonctionnement mitochondrial via l'inhibition de la cytochrome oxydase conduisant à une forte diminution de la production d'ATP et de ce fait, à une perte de l'influx nerveux. Toutefois, les larves de la teigne du poireau, Acrolepiopsis assectella, lépidoptère spécialiste des Allium et notamment du poireau, sont nettement moins sensibles à ces substances soufrées que les autres espèces. Cet insecte a développé des mécanismes adaptatifs spécifiques mais pour l'instant inconnus lui conférant cette meilleure tolérance et donc la possibilité de se développer sur sa plante hôte riche en substances soufrées. Les composés secondaires soufrés produits de façon constitutive par les poireaux agissent très certainement dans la nature par des phénomènes d'anti-appétence, de répulsion et de toxicité et représentent alors un système de défense constitutive directe vis à vis des insectes non inféodés à ces plantes. Ce système de défense peut probablement expliquer pourquoi si peu d'espèces phytophages sont capables de se développer aux dépens du poireau.<br />Lorsqu'il est attaqué de façon importante par la teigne du poireau, le poireau met en place une réponse se traduisant par une augmentation de la production de composés soufrés non volatils pouvant aboutir à une émission plus importante de substances soufrées volatiles. Cette réponse du poireau induite par l'attaque des teignes a des répercussions sur le comportement et les capacités de développement du lépidoptère spécialiste et semble ainsi représenter pour la plante un système de défense directe induite. Les composés soufrés volatils émis par le poireau en ayant un rôle très important dans le comportement de recherche de l'hôte par Diadromus pulchellus, parasitoïde spécialiste des chrysalides de teignes du poireau pourraient être également impliqués dans un phénomène de défense indirecte de la plante.

En raison de leur rôle central dans la physiologie et le développement des plantes, les phythormones ont depuis longtemps été considérées comme des médiateurs chimiques déterminants dans la capacité des insectes à contrôler leur environnement végétal. Les mécanismes permettant aux insectes de manipuler la balance phytohormonale permettant ainsi la régulation des apports nutritifs et la modulation des défenses végétales demeurent néanmoins pour la plupart inconnus, en particulier pour les insectes galligènes et mineurs de feuilles. L’objectif de ma thèse visait à caractériser les capacités de modulation phytohormonale par les insectes manipulateurs de plantes avec un accent particulier sur le lépidoptère mineur de feuille Phyllonorycter blancardella. Nous avons ainsi développés une caractérisation spatio-temporelle de la réponse des plantes aux attaques des larves mineuses au niveau moléculaire et biochimique. Une comparaison entre différents systèmes biologiques nous a permis d’évaluer les similitudes entre les stratégies adoptées par les les insectes galligènes et les insectes mineurs de feuilles, d’identifier l’origine possible des phytohormones impliquées dans la manipulation de la plante et le rôle des bactéries endosymbiotiques d’insectes dans ces interactions. / Because phytohormones lie at the very core of molecular mechanisms controlling the plant physiology and development, they have long been hypothesized to be involved in insect-induced plant manipulations. Insects are using phytohormones to manipulate their host plants for their own benefit, regulating nutrient provisioning and plant defenses. However, a mechanistic understanding of how phytohormones operate in plant reconfigurations by plant-manipulating insects, especially by gall-inducing and leaf-minging insects, is lacking. The objective of my Ph.D. was to provide an extensive characterization of how plant-manipulating insects modulate the plant global hormonal balance with a specific focus on the leaf-mining moth Phyllonorycter blancardella. We thus developed a time course characterization of plant transcriptomic and biochemical responses following attack by leaf-mining larvae. A comparative analysis between different biological systems allowed us to estimate similarities in strategies developed leaf-mining and gall-inducing insects, to identify the possible origin of phytohormones involved in the plant manipulation and to estimate the role of insect endosymbiotic bacteria in these interactions.