En milieu naturel, les organismes doivent s’adapter à un environnement lumineux changeant (alternance jour/nuit, couverture nuageuse, habitat, saison, etc.). L'utilisation croissante de longueurs d'ondes spécifiques impliquant des diodes électroluminescentes (DELs) en serres permet de surmonter le manque de lumière pendant les mois d'hiver, en aidant la photosynthèse ou la croissance végétative des cultures. Cependant, la modification de l'environnement lumineux ainsi que de la photopériode peut également modifier directement ou indirectement l'activité des insectes utiles et des insectes nuisibles qui dépendent des plantes. Dans mon étude, nous avons étudié comment une guêpe parasitoïde fait face aux variations du spectre d'éclairement et à quel point la vision des couleurs est importante dans la localisation et la reconnaissance de son hôte. Notre modèle d’étude s’est porté sur la guêpe parasitoïde Aphidius ervi qui attaque principalement le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. Les pucerons du pois présentent un polymorphisme de couleur et apparaissent au sein d’une même population sous la forme de morphes roses et de morphes verts. En utilisant un montage basé sur des DELs de 5 longueurs d’ondes différentes (361, 450, 500-600, 626 and 660 nm), nous avons créé différents spectres lumineux artificiels que les parasitoïdes et leurs hôtes peuvent rencontrer dans l’environnement naturel tels que l’ombre des feuilles ou le soleil direct. Ce design nous a permis d’étudier le comportement des insectes face à un environnement lumineux changeant et totalement contrôlable en intensité lumineuse et en composition spectrale, dans un contexte d'activité locomotrice et de parasitisme. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que la probabilité que les pucerons se déplacent dépendait de l’interaction entre l’environnement lumineux, le stade de développement et la variation clonale. Nous avons montré que la probabilité que les parasitoïdes soient actifs diminuait avec l’augmentation des longueurs d’onde. Les mâles étaient plus actifs que les femelles sous toutes les conditions lumineuses monochromatiques testées. Bien que la quantité de lumière réfléchie des morphes roses fût d’environ la moitié de celle des morphes verts dans les composantes cyanvert, nous avons constaté que les deux couleurs d’hôtes ont été reconnues et attaquées dans toutes les conditions d'éclairage testées, même la lumière rouge (660 nm). Enfin, en appliquant 4 ratios de DELs rouges (R): bleues (B) utilisées pour allonger la photopériode à l'intérieur d'une chambre de croissance, nous avons montré que l’allongement de la photophase (de 8h à 16 h de lumière/jour) augmentait l'activité parasitaire quotidienne de la guêpe ainsi que son comportement en matière de ponte. Enfin, les adultes parasitoïdes nouvellement émergés étaient composés de 80 % de mâles en lumière 100R: 0B contre 50 % sous le ratio 25R: 75B. Cette étude indique qu'A. ervi reste un bon agent de lutte biologique lorsque l'environnement lumineux est modifié. Elle est aussi la première à montrer que le ratio de lumière R: B a un impact sur l’allocation des sexes chez ce parasitoïde. Nous pensons que l’utilisation de la lumière rouge seule pour prolonger la photophase peut avoir un effet négatif sur la dynamique des populations de ces parasitoïdes en raison de son impact défavorable sur le sex-ratio en favorisant les mâles, et donc un effet négatif sur le contrôle des populations de pucerons en milieu confiné. / In nature, organisms must adapt to a changing light environment (day / night alternation, cloud cover, habitat, season, etc.). The increasing use of specific wavelengths involving light emitting diodes (LEDs) in greenhouses overcomes the lack of light during winter months, helping photosynthesis or vegetative growth of crops. However, changing light environment as well as photoperiod can also directly or indirectly modify the activity of beneficial insects and plant-related pests. In my study, we investigated how a parasitoid wasp deals with variations in the light environment and how important color vision is in locating and recognizing its host. Our study model focused on the parasitoid wasp Aphidius ervi which mainly attacks the pea aphid Acyrthosiphon pisum. Pea aphids have a color polymorphism and appear within a same population under pink morphs and green morphs. Using a design based on LEDs of 5 different wavelengths (361, 450, 500-600, 626 and 660 nm), we have created different artificial light spectra that parasitoids and their hosts can encounter in natural environment such as leaf-shade or direct sunlight. This design allowed us to study the behavior of insects in a changing light environment that is totally controllable in light intensity and spectral composition, in a context of locomotor activity and parasitism. Overall, the results suggest that the probability of aphids walking depended on the interaction between the light environment, the stage of development, and clonal variation. We have shown that the probability of parasitoids walking decreased with increasing wavelengths, and that males were more active than females under all monochromatic light conditions tested. Although the amount of light reflected from the pink morphs was about half that of the green morphs in the cyan-green components, we found that both host colors were recognized and attacked under all light conditions tested, even red light (660 nm). Finally, by applying 4 ratios of red (R): blue (B) LEDs used to extend the photoperiod inside a growth chamber, we have shown that the photophase elongation (from 8h to 16h of light/day) increased the daily parasitic activity of the wasp and its oviposition behavior. Finally, the newly emerged parasitoid adults were composed of 80% males in light 100R: 0B against 50% under the ratio 25R: 75B. This study indicates that A. ervi remains a good biological control agent under different light environments. This study is also the first to show that the R: B light ratio has an impact on the decision-making of females regarding the sex of their offspring. We believe that the use of red light alone to extend the photophase may have a negative effect on the population dynamics of these parasitoids because of its adverse impact on sex ratio by favoring males, and thus a negative effect on control of aphid populations in confined environment.

Dans l'écosystème naturel, les insectes phytophages suceurs spécialistes tels que les pucerons sont exposés à une diversité de stress environnementaux, qui sont soit des facteurs biotiques impliquant les ressources alimentaires (stress indirect exercé via la plante hôte) ou des antagonistes naturels (parasites, pathogènes), soit des facteurs abiotiques tels l'exposition au rayonnement solaire intense, ou à des variations importantes de la température. Dans le cadre de mon projet, j'ai examiné les réponses du puceron de la pomme de terre Macrosiphum euphorbiae (Thomas) aux stress causés par (i) la réaction de sa plante hôte à l'herbivorie simultanée impliquant un défoliateur (doryphore, Leptinotarsa decemlineata) ou au stress hydrique sévère, (ii) le parasitisme par des endoparasitoïdes spécialiste et non-spécialiste (Aphidius spp.), et (iii) le rayonnement solaire intense causant un stress de température élevée ainsi qu'une exposition au rayonnement ultraviolet de type B (UV-B). Dans l'ensemble, mes résultats démontrent que peu importe le traitement de stress, la performance des pucerons est affectée d'une manière ou d'une autre, avec un impact sur divers indices de fitness. Mes résultats ont confirmé que M. euphorbiae était très affecté (croissance, reproduction, survie) par le stress hydrique de sa plante hôte. Cependant, il est intéressant d'observer qu'aucune baisse de performance n'a été détectée même lorsque sa plante hôte était substantiellement défoliée par le doryphore, ce qui suggère qu'il s'adapte facilement à ce type de stress. Quant aux stress consécutifs à l'attaque par des endoparasitoïdes, mes résultats ont confirmé que M. euphorbiae était très résistant à Aphidius ervi (généralement associé à des pucerons sur légumineuses); par contre, il était très susceptible à A. nigripes (spécialiste des pucerons associés à la pomme de terre). En ce qui concerne la troisième étude, l'effet d'un stress thermique fluctuant journalièrement affecte aussi fortement le comportement, la croissance, le développement et la fécondité de M. euphorbiae, à l'inverse des rayonnements UV-B, auxquels cet insecte réagit moins. L'étude du protéome du puceron soumis à ces stress divers a permis l'analyse quantitative simultanée d'un grand nombre de protéines et ce sans a priori quant au choix de protéines modèles particulières. Les patrons d'expression et de répression observés différaient en fonction du stress exercé sur le puceron. Certains groupes de protéines modulées sous des stress particuliers révèlent des stratégies de réponse spécifiques aux différents stress. À l'inverse, d'autres groupes montraient une réponse plus générale face aux différents stress. De plus, plusieurs protéines modulées sont probablement des protéines de bactéries symbiotiques qui semblent jouer un rôle important dans la réponse métabolique du puceron suite aux stress. Cette étude est l'une des premières à aborder les effets du stress environnemental sur les insectes phytophages par une approche protéomique. Elle illustre clairement aussi le potentiel des outils de la protéomique pour contribuer à identifier les gènes codant pour ces protéines chez les pucerons, un groupe important dont le génome n'a pas encore été complètement séquence.

Les changements anthropiques peuvent affecter de manière inattendue les écosystèmes, y compris les agroécosystèmes. Une technologie qui pourrait provoquer de tels effets est l'éclairage artificiel utilisé pour maintenir la productivité des cultures en serre. L'allongement de la photopériode et la qualité spectrale artificielle des luminaires pourraient ainsi affecter les insectes ravageurs et leurs ennemis naturels. L'hypothèse de cette étude est que l'utilisation de lampes DELs peut améliorer l'efficacité de la lutte biologique par le parasitoïde Aphidius matricariae (Hymenoptera: Braconidae) contre le puceron Myzus persicae (Hemiptera: Aphididae), tout en promouvant la croissance du poivron Capsicum annuum (Solanales: Solanaceae). Afin de vérifier cette hypothèse, l'impact de quatre photopériodes (14, 16, 18 et 20 heures) et trois qualités spectrales lors de l'allongement de la photopériode sur l'activité locomotrice du parasitoïde et la fécondité du puceron a été étudié en chambres de croissance. Afin de déterminer les effets de la lumière sur ces organismes et leurs interactions dans un contexte tritrophique, l'impact de l'allongement du jour par deux régimes lumineux de qualité spectrale différente sur la croissance du poivron, la densité des pucerons et la production de momies par le parasitoïde a été étudié en serre. Mes résultats ont démontré que les conditions lumineuses ont influencé la distribution temporelle de l'activité du parasitoïde, mais n'ont pas affecté son activité totale, ni la fécondité du puceron. En serre, l'éclairage supplémentaire a accru de 127 % la matière sèche moyenne des plantes, sans affecter la densité des pucerons. Les parasitoïdes ont réduit de 93 % la densité moyenne des pucerons, peu importe le traitement lumineux étudié. Mes résultats suggèrent donc que les insectes peuvent être résilients aux changements dramatiques de l'environnement lumineux en serre, ce qui démontre qu'il est possible d'ajuster les conditions lumineuses pour optimiser la croissance des plantes sans compromettre la lutte biologique. / Anthropogenic changes to ecosystems can have unexpected side effects, including in agroecosystems. One technology that may produce such side effects is supplemental light, which is used to maintain productivity in greenhouse crops. The lengthened photoperiods and artificial spectral qualities of the lamps used may also affect greenhouse pests and their natural enemies. The hypothesis of this research is that LED greenhouse illumination can improve efficacy of biological control by the parasitoid Aphidius matricariae (Hymenoptera: Braconidae) against the aphid Myzus persicae (Hemiptera: Aphididae) while promoting the growth of the bell pepper Capsicum annuum (Solanales: Solanaceae). To test this hypothesis, the impact of four photoperiods (14, 16, 18, and 20 hours) and three spectral qualities for day length extension on the locomotor activity of the parasitoid and the fecundity of the aphid were tested in growth chambers. To examine the effects of light on the organisms and their interactions in a tri-trophic context, the effects of day extensions of two spectral qualities on bell pepper dry biomass, aphid population density, and parasitoid mummy formation were evaluated in a greenhouse. My results showed that the light conditions influenced the timing of the parasitoid's daily locomotor activity, but not its total activity. Light conditions also had no effect on aphid fecundity. In the greenhouse, supplemental LED lighting promoted plant growth, increasing dry biomass by 127% on average, without affecting aphid densities. Parasitoids reduced aphid populations by 93% on average, regardless of the LED treatment. Therefore, my findings suggest that greenhouse insects can be resilient to dramatic changes in greenhouse lighting, which shows that it is possible to adjust light conditions to optimize plant growth without compromising biocontrol.

L'objectif de cette thèse est l'étude par la technologie des puces à ADN, du transcriptome de la bactérie Buchnera aphidicola, qui vit en symbiose avec le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. Le génome extrêmement réduit de Buchnera a perdu l'essentiel de ses gènes de régulation, mais conserve les voies de biosynthèse permettant la production des acides aminés essentiels pour son hôte. La première partie de cette thèse concerne le développement du logiciel ROSO, qui permet de déterminer les sondes oligonucléotidiques destinées aux puces. Une interface a été conçue pour son utilisation en ligne (http://pbil.univ-lyon1.fr/roso). Dans une seconde partie, la conception et l'utilisation d'une puce dédiée à Buchnera ont permis d'étudier le transcriptome de la bactérie, lorsque son hôte subit un stress nutritionnel et osmotique. Cette analyse montre que Buchnera est capable de réguler son expression génique et de réorienter son métabolisme, pour répondre à la demande changeante de son hôte.

Most Aphidinae species produce and use (E)-ß-farnesene (Eßf) as an alarm pheromone. This sesquiterpene is released by individuals under attack by a predator, and nearby aphids exhibit a variety of alarm behaviours. This PhD thesis aims to better understand how aphids manage their production and emission of alarm pheromone (Chapter IV). We also wanted, in a second step, to improve our knowledge on the roles that Eßf could play in the relationships that aphids have with their predators (Chapter V) and tending ants (Chapter VI), in order to better pinpoint the problem in this very tough context. The aphid predators have indeed a real advantage to be able to use the odorant cues emitted by their prey, to locate them and to select an adequate oviposition site. Ants establish with certain aphid species mutualistic relationships, which occurrence could be facilitated by the use of aphids odours. In Chapter IV, we have highlighted that aphid colonies non subjected to attack by predators release constantly small quantities of Eßf in their headspace, which means that this molecule could have additional roles than just acting as an alarm pheromone. In a second study, we demonstrated that the release of Eßf was not contagious, and therefore that a non stressed aphid receiving the alarm signal does not release additional Eßf. Since the production of alarm pheromone is likely to entail physiological cost, we tested and validated the hypothesis that aphids regulate their Eßf production according to their social environment. In Chapter V, we studied the ability of the hoverfly predator Episyrphus balteatus (Diptera, Syrphidae) to be used as biological control agent against aphids infesting tomato plants (Lycopersicon esculentum). After identifying the odours emitted by aphid infested plants, we have demonstrated that although this Diptera is able to perceive all the odours released by the system, it mainly uses Eßf to select its oviposition site. However, the E. balteatus larvae are not adapted to the architecture of tomato plants. We also showed that the Asian ladybeetle Harmonia axyridis (Coleoptera, Coccinellidae) olfaction was adapted to the perception of Eßf and that this beetle is also attracted by this sesquiterpene. Finally, in Chapter VI, we characterized the benefits accruing to aphid populations that have established mutualistic relationships with Lasius niger (Hymenoptera, Formicidae), and have demonstrated the role of Eßf and honeydew, respectively in locating aphid colonies and in the persistence of the mutualism. La plupart des espèces de pucerons appartenant à la sous-famille des Aphidinae produisent et utilisent le (E)-ß-farnésène (Eßf) comme phéromone dalarme. Ce sesquiterpène est relargué par les individus stressés par lattaque dun prédateur et cause chez les individus qui le perçoivent un comportement dalerte. La présente thèse de doctorat a pour objectif de comprendre comment les pucerons gèrent la production et émission de phéromones dalarme (Chapitre IV). Nous voulions aussi, dans une seconde étape, améliorer les connaissances sur les rôles potentiels que cet Eßf peut jouer au sein des relations que les pucerons entretiennent avec leurs prédateurs (Chapitre V) et avec les fourmis (Chapitre VI) Les prédateurs de pucerons retirent en effet un réel avantage à pouvoir saider des odeurs émises par leurs proies pour les localiser et pour sélectionner un site doviposition adéquat. Les fourmis, quant à elles, établissent des relations de mutualisme avec certaines espèces de pucerons. Les rencontres entre fourmis et pucerons pourraient être facilitées par lutilisation des odeurs de pucerons. Les résultats obtenus peuvent être résumés de la manière suivante: Dans le chapitre IV, nous avons mis en évidence que les colonies de pucerons non soumises à lattaque de prédateurs relarguent constamment de faibles quantités dEßf, ce qui permet dassumer que cette molécule puisse avoir dautres fonctions que celle de phéromone dalarme. Dans une deuxième étude, nous avons démontré que lémission du Eßf nétait pas contagieuse, et donc quun puceron non stressé percevant le signal dalarme német pas à son tour de le Eßf. Puisque la production de phéromone dalarme a inévitablement un coût physiologique, nous avons testé et validé lhypothèse selon laquelle les pucerons régulent leur production de Eßf en fonction de leur environnement social. Dans le chapitre V, nous avons étudié la possibilité dutiliser le syrphe prédateur Episyrphus balteatus (Diptera, Syrphidae) en lutte biologique contre les pucerons infestant les plants de tomate (Lycopersicon esculentum). Après avoir identifié les odeurs émises par les plants infestés, nous avons démontré que, si ce Diptère est capable de percevoir lensemble des odeurs émises par ce système tritrophique, il utilise principalement lEßf pour sélectionner son site doviposition. Cependant, les larves dE. balteatus ne sont pas adaptées à larchitecture des plants de tomate. Nous avons également montré que la coccinelle asiatique Harmonia axyridis (Coleoptera, Coccinellidae) possède le matériel olfactif nécessaire à la perception du Eßf et quelle est aussi attirée par ce sesquiterpène. Enfin, dans le chapitre VI, nous avons caractérisé les bénéfices retirés par les populations de pucerons ayant établi des relations de mutualisme avec Lasius niger (Hymenoptera, Formicidae), et avons démontré le rôle du Eßf et du miellat, respectivement dans la localisation des colonies de pucerons et dans la persistance du mutualisme.

Le comportement de ponte des insectes est un facteur déterminant de la survie de leurs oeufs et de leurs larves. Les caractéristiques environnementales, les besoins et l'écologie d'une espèce devraient alors influencer le choix de ponte d'une femelle. La cécidomyie Aphidoletes aphidimyza Rondani (Diptera : Cecidomyiidae), est un petit diptère dont les larves se nourrissent exclusivement de pucerons et adoptent un comportement furtif de prédation caractérisé par l'absence de réaction d'alarme des proies. Les larves d'A. aphidimyza ont une faible capacité de déplacement et sont très vulnérables face aux prédateurs intraguildes actifs ce qui peut influencer le choix de ponte d'A. aphidimyza. L'objectif du premier chapitre est de modéliser le comportement de ponte d'A. aphidimyza afin de mettre en évidence les facteurs biotiques déterminant ce comportement. Des expériences de terrain en verger de pommiers ont permis de tester les prédictions des modèles. En accord avec les prédictions de l'un des modèles, nos résultats démontrent que le nombre d'oeufs pondus par A. aphidimyza augmente avec l'abondance de pucerons. Cependant, les prédateurs intraguildes, les fourmis et les larves de conspécifiques n'ont pas d'influence significative sur la réponse de ponte d'A. aphidimyza. Le modèle validé révèle que le nombre optimal d'oeufs à pondre dans une colonie de pucerons dépend uniquement de l'abondance des pucerons et de la voracité des larves d'A. aphidimyza. L'objectif du deuxième chapitre est d'évaluer l'impact d'un lâcher inoculatif d'A. aphidimyza sur les populations du puceron vert du pommier: Aphis pomi De Geer et de déterminer les facteurs qui influencent cet impact. Suite aux lâchers, les populations de pucerons ont diminué significativement et nos résultats suggèrent que plus l'abondance des larves d'A. aphidimyza est importante, plus l'impact sur les colonies de pucerons est conséquent. Néanmoins, les larves d'A. aphidimyza n'ont pas la capacité de contrebalancer le taux d'accroissement très rapide des grandes colonies de pucerons. Pour la lutte biologique, ceci indique qu'A. aphidimyza devrait être utilisée comme un moyen de prévenir les grandes infestations de pucerons et non comme un moyen de lutter contre celles-ci. De plus, nos résultats suggèrent que les fourmis ont la capacité d'expulser les oeufs et les larves d'A. aphidimyza malgré leur caractère furtif. L'objectif du troisième chapitre est de décrire et de discuter d'un comportement de ponte atypique observé pour la première fois chez A. aphidimyza. Ce comportement consistant à pondre les oeufs en amas fut observé en laboratoire lors d'exposition de femelles A. aphidimyza à des températures froides (-18°) et lors d'un lâcher d'A. aphidimyza en verger de pommiers. Lors du lâcher, ce comportement fut probablement induit par l'intoxication des femelles à un insecticide (le GF 120 ©). Ce comportement atypique pourrait être une réponse à des conditions mortelles (températures très froides, insecticides) qui permettrait de maximiser l'aptitude phénotypique des femelles dans de telles circonstances. Finalement. notre étude permet d'approfondir les connaissances concernant le comportement de ponte d'A. aphidimyza et de déterminer son efficacité à contrôler les populations de pucerons en regard des facteurs qui peuvent influencer ce contrôle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Aphidoletes aphidimyza, Comportement de ponte, Modèle d'optimisation, Prédation furtive, Prédation intraguilde, Lasius niger, Aphis pom, Coccinellidae.

Dans les guildes aphidiphages, les prédateurs naturels des pucerons sont nombreux et contribuent au contrôle des populations. Ces différentes espèces prédatrices peuvent interagir ensemble à un niveau horizontal du réseau trophique et perturber la structure et la dynamique de la guilde aphidiphage. L'objectif principal de ce mémoire est 1) de décrire l'impact de l'arrivée d'une espèce envahissante sur la structure des guildes aphidiphages et 2) de caractériser une stratégie de défense passive chez un prédateur furtif. Deux prédateurs aphidiphages furent particulièrement étudiés au sein d'une guilde aphidiphage présente en milieu ouvert, non-perturbé, soit la coccinelle asiatique (Harmonia axyridis Pallas) (Coleoptera: Coccinellidae) et la cécidomyie du puceron (Aphidoletes aphidimyza) (Diptera: Cecidomyiidae). Dans le deuxième chapitre du présent mémoire, les conséquences de l'arrivée de la coccinelle asiatique sur les autres espèces de coccinelles, et particulièrement les espèces indigènes, ont été étudiées. L'objectif de cette étude était de déterminer, par le biais d'un suivi des populations, l'assemblage des espèces de coccinelles se retrouvant en milieu ouvert non-perturbé et de comparer l'abondance des populations indigènes et exotiques. Sur l'ensemble des supports échantillonnés, la coccinelle asiatique était largement dominante (69% de l'ensemble des coccinelles). De plus, l'ensemble des espèces exotiques a représenté 84% de l'assemblage total des coccinelles incluant les espèces suivantes : Propylea quatuordecimpunctata (L.) et Coccinella septempunctata (L). La coccinelle asiatique étant déjà largement présente au Québec en milieux urbains, agricoles et forestiers, ces résultats démontrent que les milieux ouverts non-perturbés ne semblent pas constituer des milieux refuges pour les espèces indigènes suite à l'arrivée d'espèces invasives, dont la coccinelle asiatique. Dans le troisième chapitre, les mécanismes de défense passive utilisés par la cécidomyie du puceron contre différents prédateurs aphidiphages (Coccinellidae, Syrphidae, Chrysopidae, Anthocoridae) ont été étudiés. Plus précisément, l'objectif de cette étude était de valider la présence d'un effet de rencontre bénéficiant à la cécidomyie du puceron, un prédateur furtif, contre les prédateurs intraguildes (actifs) dans les colonies de pucerons de grandes tailles comparativement aux colonies de petites tailles. Les résultats ont démontré que la présence de la cécidomyie dans les colonies de pucerons ainsi que la taille des colonies ont affecté le taux de rencontre entre les colonies et les prédateurs aphidiphages. Cependant, l'augmentation du taux de rencontre pour les colonies de grandes tailles comparativement aux plus petites, était inférieure à l'augmentation du nombre d'individus à l'intérieur des colonies. Les résultats obtenus dans le cadre de cette expérience constituent une avancée importante en regard de la compréhension des mécanismes de défense passive de groupe exploité par un prédateur furtif. Il s'agit de la confirmation que si les deux effets (de rencontre et de dilution) opèrent simultanément, le risque individuel de prédation sera moins élevé pour un prédateur furtif se trouvant à l'intérieur d'une grande colonie de pucerons comparativement à une colonie plus petite. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Harmonia axyridis, Aphidoletes aphidimyza, prédateur furtif, prédation intraguilde, effet de rencontre, effet de dilution, milieu ouvert non-perturbé, Solidago canadensis

Thèse ( Ph.D.)--Université Laval, 2004. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2004). Bibliogr.

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

La majorité des phytovirus utilise des vecteurs pour être transmis d'une plante à une autre, et les pucerons sont de loin les vecteurs les plus importants. Alors que les interactions moléculaires entre le virus et son vecteur font l'objet de nombreuses études, les phénomènes intracellulaires qui précèdent l'acquisition du virus par le vecteur dans la cellule végétale ont été peu étudiés. Le Cauliflower mosaic virus (CaMV), développe dans les cellules de la plante hôte une structure spécialisée et indispensable à la transmission : le corps à transmission ou CT. Le CT contient la protéine P2 qui est essentielle à la transmission car elle constitue un lien entre la particule virale et un récepteur localisé au niveau de la pointe des stylets de l'insecte. Les particules virales, quant à elles, sont massivement stockées dans un autre type de corps d'inclusion: les usines virales. Cette localisation différentielle des composants majeurs du complexe transmissible implique qu'un mécanisme réunisse P2 et les particules virales lors de l'acquisition, c'est-à-dire au moment des piqûres tests du vecteur dans les cellules du parenchyme.Au cours de ma thèse, nous nous sommes focalisés sur les événements cellulaires qui se produisent lors de l'acquisition du CaMV par le puceron. Les résultats montrent que la piqûre du puceron est un stimulus qui déclenche deux événements : 1. le CT se désintègre quasi instantanément et la P2 qu'il contient est relocalisée sur les microtubules dans toute la cellule ; 2. en parallèle, les usines virales libèrent des particules virales, qui se distribuent sur le réseau microtubulaire, en s'associant à la protéine P2. Ainsi, un très grand nombre de complexes transmissibles se forment dans une configuration facilement accessible au vecteur partout dans le cytoplasme. De manière surprenante, ce remaniement des composants viraux au sein de la cellule est totalement réversible : P2 reforme un CT, et les particules virales sont ré-absorbées par les usines virales ; l'ensemble est ainsi disponible pour un nouveau « cycle d'acquisition ».Ces résultats indiquent que le CaMV manipule l'hôte au travers de corps d'inclusion aux fonctions multiples qui i) permettent la « perception du puceron » par le virus, et ii) mettent en œuvre une réponse immédiate qui favorise les chances d'acquisition du virus. Ces résultats supposent que le CaMV détourne une ou des voies de perception et transduction du « signal puceron » de la plante. Nous avons initié la caractérisation de cette/ces voies de signalisation par plusieurs approches, dont les résultats préliminaires sont présentés en détail. / To be efficiently spread, many plant viruses use insect vectors and the most common vectors are aphids. Molecular interactions between viruses and their vectors are the object of many studies, whereas transmission-related intracellular phenomena occuring in the host cell before the virus acquisition are poorly understood and rarely addressed. Cauliflower mosaic virus (CaMV) forms in infected cells a structure specialized for transmission: the transmission body or TB. The TB contains the protein P2 which is essential for virus transmission because P2 acts as a molecular linker and binds the virus particle to the stylet receptor. Virus particles are massively sequestered in other inclusion bodies: the virus factories or VF. This differential distribution of P2 and virus particles forces the vector to reunite them during feeding activity by mobilzing P2 from TB and virus particles from VF.During my thesis, we solved this mystery and uncovered an intriguing phenomenon: the TB disrupts at the moment where aphids insert their stylets into the tissue, and all P2 redistributes onto cortical microtubules throughout the cell. Simultaneously, some virus particles are exported from virus factories and recruited onto microtubules together with P2. In this configuration, P2 and virus particles are brought close together and in addition they are distributed homogeneously over the entire cell. This enables efficient acquisition by the vector and hence transmission even after short probing. Remarkably, this phenomenon is reversible and TB reforms after vector departure to be ready for a second round of transmission. These results prove that CaMV interferes with the very early plant-aphid interactions to organize transmission. Our findings suggest that plants perceive aphid activity from the moment of stylet insertion. The mechanistic details behind the TB and VF reactions are unknown and we have begun unravelling them with different approach which will be presented.