Le développement d’une agriculture moins dépendante des pesticides repose en partie sur la maximisation des services écosystémiques. L’objectif principal de cette thèse était de quantifier le service de régulation des insectes ravageurs par leurs ennemis naturels, en conditions expérimentales et en situation de production. Le travail a porté sur les brassicacées légumières soumises aux attaques de ravageurs aériens et souterrains (pucerons et mouche du chou). Nous avons évalué leur nuisibilité pour quantifier les dégâts et dommages qu’ils peuvent générer. Nos résultats confirment la moindre nuisibilité des pucerons par rapport à celle de la mouche du chou. Pour celle-ci, la nuisibilité sur légume-fleur s’exprime non seulement par la mortalité des plants mais aussi par un effet sur leur développement.Nous avons également montré que les prédateurs épigés réduisaient significativement les populations des deux ravageurs, ce qui, pour la mouche du chou, conduit à une baisse conséquente de la mortalité des plants. Enfin, simplifier le travail du sol au printemps n’a pas permis de favoriser les prédateurs hivernant dans la parcelle, ni d’augmenter le service de régulation à court terme. Cependant les prédateurs précoces sont déterminants et doivent être favorisés par des pratiques intra- et péri-parcellaires ciblées. Les connaissances acquises dans ce travail démontrent le potentiel de la lutte biologique par conservation pour une gestion agro-écologique efficace des insectes ravageurs. / Developping farming systems that use less pesticides is partly based on the intensification of ecosystem services. The main aim of this thesis was to quantify the insect pest regulation service provided by their natural enemies, both in experimental plots and in farmers fields. We worked on brassicaceous vegetables that are confronted to pest attacks on above- and belowground organs (aphids and the cabbage root fly). We assessed their harmfulness, in order to quantify the injuries and damage these pests can inflict to plants. Our results confirm that aphids are less harmful than the cabbage root fly. On flower vegetables, the latter not only leads to plant mortality but can also slow plant development.We also showed that ground dwelling predators significantly reduce the populations of both pests, leading, for the cabbage root fly, to a strong decrease in plant mortality rate. Finally, simplifying soil tillage in the spring did not favor ground dwelling predators overwintering inside the field and neither did it increase natural regulation service in the short term. However, early ground dwelling predators are fundamental and must be favored by tailored practices both inside and around the fields. The knowledge gained in the present thesis show the potential of conservation biological control for the agroecological management of insect pest populations.

Les parasitoïdes de pucerons Aphidiinae (Hymenoptera : Braconidae) comprennent des espèces qui présentent un gradient de spécialisation allant d’espèces monophages à des espèces capables de parasiter plusieurs dizaines d’espèces hôtes. Le caractère généraliste ou spécialiste d’un ennemi naturel va conditionner son efficacité à réguler les populations d’un ravageur, mais également sa capacité à pouvoir exploiter d’autres ressources dans les habitats semi-naturels, et assurer ainsi son maintien dans l’environnement en l'absence du ravageur. L’objectif premier de ce travail est de définir s’il existe des espèces généralistes au sein des Aphidiinae, dans un contexte agronomique spatialement et temporellement délimité. Dans un deuxième temps, il s'agit d’étudier les facteurs qui peuvent influencer la spécialisation parasitaire à l’échelle inter et intraspécifique. Les facteurs ciblés sont l’hôte, la plante, de par leurs caractéristiques écologiques comme l’abondance et la fréquence, et le type d'habitat, cultivé ou non cultivé. Nous avons étudié au sein d’un agrosystème et au cours d’une saison de végétation les réseaux trophiques plantes-pucerons-parasitoïdes dans le milieu cultivé et dans les habitats semi-naturels. Nous avons cherché à identifier des situations d’exploitation d’hôtes multiples dans les deux compartiments de l’agrosystème et à définir les facteurs pouvant influencer la répartition des espèces généralistes et spécialistes dans le temps et l’espace. Puis nous avons étudié le parasitisme en conditions naturelles et contrôlées d’une espèce en particulier, Diaeretiella rapae pour déterminer son degré de spécialisation parasitaire et la dynamique d’exploitation des hôtes sur les plantes cultivées et sauvages. Enfin, l’existence de structuration génétique des populations, voire d’espèces cryptiques, a été recherchée chez les espèces les plus généralistes, grâce à une approche moléculaire de type barcoding. Nos résultats révèlent qu’il n’y a pas à proprement parlé de vrai généraliste parmi les Aphidiinae présents dans l'agroécosystème étudié. Les espèces supposées généralistes ayant un possible intérêt agronomique ont en réalité des spectres d’hôtes limités, elles ne parasitent que rarement et très ponctuellement des ressources dans les habitats semi-naturels. La plupart présentent des structurations génétiques de leurs populations (hormis A. ervi) en fonction de l’hôte, de la plante ou de l’interaction des deux. Des espèces cryptiques ont été détectées chez D rapae. La conséquence de cette spécialisation parasitaire et des structurations génétiques intraspécifiques est un rôle probablement très faible des habitats semi-naturels comme réservoirs d'Aphidiinae, leur gestion n'étant alors pas un levier pour la mise en place d'une lutte biologique par conservation. / Aphid parasitoids of the sub-family Aphidiinae (Hymenoptera: Braconidae) include species with a gradient of specialization from monophagous to polyphagous species, able to parasitize several dozen of host species. Generalist or specialist trait for a natural enemy will determine its effectiveness in regulating pest populations, but also its ability to exploit other resources in semi-natural habitats and then to ensure its maintenance in the environment in the absence of pests. The first objective of this work is to determine if there are real generalists species within Aphidiinae in a peculiar agroecosystem over the time and in different habitats. Secondly, we studied the factors that may influence the parasitic specialization at inter- and intraspecific level. Targeted factors are the host, the plant, regarding their ecological characteristics, such as abundance and frequency, and the type of habitat, cultivated or uncultivated. We studied the trophic network between plant-aphid-parasitoid in cultivated areas and in semi-natural habitats in an agroecosystem and during a growing season. We sought to identify situations of multiple exploitation of different host in the two compartments of agroecosystem and to identify factors influencing the distribution of generalists and specialists species in time and space. Then, we studied the parasitism of a particular species Diaeretiella rapae in natural and controlled conditions to determine its degree of parasitic specialization and its temporal dynamic of host exploitation on cultivated and wild plants. Finally, the existence of genetic structure of populations, even cryptic species, was investigated in the most generalist species, with a molecular barcoding method. Our results reveal that there is no true generalist species among Aphidiinae present in the studied agroecosystem. The supposed generalist species actually have limited host ranges, they parasite rarely and very timely resources of semi-natural habitats. Most of them show a genetic structuration of their populations (except A. ervi) depending on the host, the plant or the interaction of both. Cryptic species were detected in D rapae. The consequence of this parasitic specialization and intraspecific genetic structuring is probably a very low role of host reservoir played by the semi-natural habitats for Aphidiinae species, their management then not being a lever for the implementation of conservation biological control.

Les abeilles et les parasitoïdes de pucerons courent le risque d'exposition à des insecticides qui ne leur sont pas destinés. Nos objectifs consistent à évaluer ce risque sur le terrain et à contribuer à mettre au point des tests de toxicité létale et sublétale en laboratoire pour les deux types d'insectes. <br />A Madagascar, nous avons mené une enquête pour déterminer l'impact de pratiques paysannes en matière de protection de cultures d'agrumes sur les abeilles, et une expérimentation en parcelle de choux pour évaluer les effets de traitements insecticides sur les Hyménoptères parasites de pucerons. En France, nous avons déterminé en laboratoire les toxicités aiguës de la deltaméthrine, de la lambda cyhalothrine, du chlorpyriphos éthyle et du pyrimicarbe, pour les abeilles et le parasitoïde de pucerons, Aphidius ervi. Nous avons analysé, chez l'abeille, certaines causes de variabilité des doses létales à 50%. Nous avons également déterminé les effets d'insecticides sur le comportement d'orientation olfactive en olfactomètre chez l'abeille et A. ervi. <br />A Madagascar, le traitement pendant la floraison existe et les apiculteurs constatent des effets négatifs sur leurs ruches. L'expérimentation en parcelle de chou montre que le traitement insecticide contribue à retarder l'action des Hyménoptères parasites de pucerons. <br />En laboratoire, la toxicité varie en fonction du mode de pénétration et de la nature des matières actives. Chez l'abeille, les toxicités par ingestion collective et individuelle ne sont pas toujours comparables. L'importance du phénomène de trophallaxie dans cette différence a été précisée. Ainsi, la valeur de DL50 exprimée en ng/abeille dépend des conditions expérimentales. Les abeilles et A. ervi ayant survécu aux traitements insecticides et testés en olfactomètre, ne montrent pas ou peu de changement de comportement d'orientation vis-à-vis de l'odeur utilisée. Par contre, les abeilles recevant des DL20 et DL50 de deltaméthrine ont une capacité locomotrice réduite. Cette perturbation pourrait avoir des effets non négligeables sur les insectes auxiliaires dans un environnement pollué par les insecticides

Chez les insectes, les chitinases sont des enzymes principalement impliquées dans la dégradation de la chitine, lors des processus de croissance. Les chitinases représentent donc des cibles d'intérêt dans le développement de moyens de lutte alternatifs aux pesticides utilisés contre les ravageurs des cultures. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons été amené à évaluer la pertinence de la dérégulation des activités chitinases chez les pucerons. L'impact des chitinases sur le développement du puceron M. persicae a été évalué par des tests de prise alimentaire réalisés in planta, sur des plantes de pommes de terre exprimant une chitinase d'insecte (Phaedon cochleariae, Coléoptère) et in vitro, en incorporant une chitinase bactérienne (Serratia marcescens) dans un milieu artificiel. Des effets probiotiques ont été mis en évidence dans les deux cas, remettant en cause l'utilisation des chitinases en tant que biopesticide pour lutter contre les pucerons. Compte tenu de ces effets inattendus, nous avons étudié les effets d'une stratégie antagoniste, basée sur l'utilisation d'inhibiteurs de chitinases. Quatre inhibiteurs de chitinases, d'origine et de nature variées, ont ainsi été testés via un milieu artificiel. Nos résultats rapportent pour la première fois une activité inhibitrice de ces molécules sur des pucerons. Nous avons donc orienté nos recherches dans cette voie, afin d'identifier de nouveaux inhibiteurs de chitinases. Deux approches ont été initiées avec d'une part la purification des chitinases du puceron M. persicae et d'autre part par l'évaluation des effets d'oligosaccharides mimétiques de la chitine et des inhibiteurs de chitinases. Les résultats obtenus nous laissent à penser que les inhibiteurs de chitinases constituent une voie prometteuse dans l'élaboration de nouveaux bioinsecticides.

"Summary: The larvae of predatory hoverfly Episyrphus balteatus DeGeer (Diptera: Syrphidae), have limited dispersal ability to forage. The selection of the oviposition site by gravid females is crucial for the survival larvae. Therefore hoverfly females should optimise their foraging behaviour by choosing suitable oviposition sites. The aim of this PhD thesis was to understand how hoverfly females assess aphid patch quality during their egg-laying behaviour. The impact of several factors on the oviposition response of E. balteatus females including host plant, aphid species, aphid colony size, semiochemicals emitted from aphids or their association with host plants, presence of intra- or interspecific competitors and females age, was clearly demonstrated during this research. In the first part, we have shown that E. balteatus females select their oviposition site according to aphid-host plant and aphid species, which is also shown to be related to offspring performance (fitness). Aphid species Myzus persicae (Sulzer) infested-Solanum tuberosum L. was the most preferred aphid-plant combination as an oviposition site by syrphid females. The E. balteatus survival was enhanced in this system and females laid numerous eggs when larvae were reared with M. persicae as prey, especially when the host plant was potato. Broad bean plants Vicia faba infested with Megoura viciae (Buckton) or Acyrthosiphon pisum (Harris) were equally attractive for E. balteatus females. Aphis fabae (Scopoli) was the least preferred aphid. Higher hoverfly fitness was also observed when larvae were reared on M. viciae or A. pisum compared to those reared on A. fabae. Moreover, it was also demonstrated that foraging hoverfly females is guided by different infochemical cues emitted by aphid host plant, such as (E)-β-farnesene, enabling them to locate aphid infested plant and to select an adequate oviposition site. In the second part, the leaf disc system was found to be a practical and efficient method to assess the hoverfly reproductive behaviour under different laboratory conditions. Results also showed that there was a significant quadratic relationship between the released (E)-β-farnesene amounts and aphid colony size, which means that this molecule play important role in oviposition decision made by hoverfly females in response to aphid colony size. In the third part, we have highlighted that the E. balteatus females avoid aphid colonies in which conspecific larvae or their tracks were already present. Similar response was also shown by females to the presence of Harmonia axyridis (Pallas) larval tracks. This oviposition deterring stimulus was also shown to be mediated by odourant cues emitted from larval tracks extracts. It was also demonstrated that the foraging behaviour of hoverfly females was modified by the presence of parasitoids Aphidius ervi (Haliday) in aphid colonies. Females did not exhibit any preference for plants infested with unparasitised or parasitised aphids for 7 days, but they are reluctant to lay eggs in response to the presence of mummies or their exuvia on broad bean plants. Oviposition preference of predatory hoverfly females according to the developmental state of the parasitoid larvae in aphid prey was also found to be related with larval performance. Finally, the age of hoverfly females was found to be an important factor affecting their reproduction ability, suggesting that younger E. balteatus females (2 to 5 weeks old) could be have potential to play a role in biological control of aphids because of their higher reproductive efficiency. All experiments were performed in a laboratory environment and most results obtained are discussed in relation to the context of biological control efforts/Résumé : Les larves du syrphe aphidiphage Episyrphus balteatus (Diptère, Syrphidae) ont une capacité de déplacement limitée. Le choix du site doviposition des femelles est donc crucial pour la survie larvaire. Pour cela, les femelles de ce diptère devraient optimiser leurs choix de sites doviposition pour maximiser les chances de survie de leurs progénitures. Le but de cette thèse de doctorat était de comprendre comment les femelles dE. balteatus évaluent la qualité de patches de pucerons au cours de leur comportement de ponte. La réponse de ponte des femelles dE. balteatus observées à travers plusieurs facteurs a été réalisée, parmi lesquels: la plante hôte, lespèce de pucerons, la taille de la colonie de pucerons, les substances sémiochimiques émises par les pucerons et leurs associations avec leurs plantes hôtes, la présence de compétiteurs intra- ou interspécifiques et l'âge de la femelle. Dans la première partie de ce travail, les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que les femelles dE. balteatus sélectionnent le site de ponte en fonction de la plante hôte et lespèce de puceron, et ce comportement a été aussi montré comme étant lié avec la performance du prédateur (fitness). La combinaison puceron/plante M. persicae/Solanum tuberosum a été la plus préférée par les femelles dE. balteatus, et le fitness de ce prédateur était plus élevé en particulier lorsque les larves sont nourries avec M. persicae élevées sur une plante de pomme de terre. De même, les femelles dE. balteatus ont montré une même préférence pour les deux combinaisons M. viciae/V. faba et A. pisum /V. faba, et un fitness supérieur du prédateur adulte a été aussi observé lorsque les larves sont nourries avec les deux espèces de pucerons. De plus, nous avons aussi montré que les femelles dE. balteatus en recherche de site de ponte sont guidées par des substances volatiles, en particulier le E-(β)-farnésène, émises par les pucerons infestant leur plante hôte. Dans la deuxième partie, le système feuille-disque est démontré comme étant une méthode pratique et efficace pour évaluer le comportement de ponte dE. balteatus au laboratoire sous différentes conditions. Les résultats ont aussi démontré quil y a une relation quadratique entre lémission du E-(β)-farnésène et la taille de colonie de pucerons, ce qui permet de seffectuer que cette molécule a un rôle important dans le comportement de ponte des femelles dE. balteatus en réponse à la taille de la colonie de pucerons. Les résultats obtenus dans la troisième partie, nous ont permis de montrer que les femelles dE. balteatus réduisent leurs pontes dans une colonie de pucerons contenant préalablement des larves de leur propre espèce ou leurs traces. Une réponse similaire a été aussi montrée en présence des substrats préalablement visitées par les larves de coccinelle Harmonia axyridis. Ainsi, la réduction de la ponte des femelles dE. balteatus est provoquée par des substances volatiles émises par les substrats des larves de syrphe. Nous avons aussi démontré que la présence du parasitoïde Aphidius ervi dans une colonie de pucerons a un effet significatif sur le comportement de ponte des femelles dE. balteatus. Les femelles dE. balteatus ne distinguent pas les plants infestées par les pucerons parasités ou non parasités, cependant les femelles réduisent leur pontes en réponse à la présence des pucerons momifiés ou des exuvies de momies. De plus, un fitness supérieur du prédateur a été aussi observé lorsque les larves sont nourries avec lespèce de pucerons A. pisum parasités ou non parasités. Enfin dans la dernière partie, lâge de la femelle dE. balteatus influence significativement leur reproduction, ce qui permet de proposer que les jeunes femelles (2 à 5 semaines) peuvent être plus efficaces dans la lutte biologique contre les pucerons car elles ont une grande efficacité de reproduction. Toutes les expériences ont été effectuées au laboratoire et la plupart des résultats obtenus sont discutés en relation avec le contexte de la lutte biologique".

Les performances du végétal et des arthropodes dont il constitue le microhabitat dépendent des températures de surface foliaire. Celles-ci peuvent dévier fortement de la température de l’air et présenter des niveaux d’hétérogénéité différents selon l'échelle spatiale considérée. La feuille atténue les températures extrêmes en rapprochant son amplitude de variation journalière de celle de la température de l’air. Cependant, cette réponse diminue l’hétérogénéité des températures de surface foliaire et les capacités de thermorégulation comportementale des arthropodes à l'échelle de la feuille. Les températures moyennes de surface foliaire atténuent peu le réchauffement, et déterminent localement la performance photosynthétique du végétal. De l’échelle de la feuille à celle de la canopée, les plantes montrent des réponses différentes au réchauffement. Ce type de changement d'échelle est primordial pour améliorer notre compréhension de l'impact des changements climatiques. / Plant performance and leaf-dwelling arthropods are impacted by leaf surface temperatures. Leaf surface temperatures can show important deviation from air temperature and present different levels of heterogeneity depending on the spatial scale. The leaf buffers temperature extremes by getting closer in amplitude to air temperature. However, this physiological response decreases the heterogeneity of temperatures at the leaf surface and the opportunities for arthropods to behavioraly thermoregulate in this microclimate. Mean temperatures at the leaf surface show low buffering abilities in response to warming and locally determine photosynthetic performance. From the leaf to the canopy scale, plants show different responses to warming and scaling is crucial to increase our understanding of the impact of global warming.