La détection précoce de foyers de scolytes est une étape déterminante des opérations phytosanitaires qui doivent permettre de réduire l’impact indirect des tempêtes sur les forêts de conifères, en particulier l’impact du typographe sur les pessières. Cette détection doit idéalement être efficace, précise et économique.<p>La présente thèse portait sur le typographe, Ips typographus, en pessière dans le massif vosgien. Elle visait à étudier et à comparer les performances en termes de précision (détection, localisation et inventaire), de coût et de rapidité de mise en œuvre de différentes méthodes de détection: la surveillance au sol, la détection aéroportée par un observateur embarqué (hélicoptère et ULM), et la télédétection (photographies aérienne infrarouge et imagerie satellitaire à haute et très haute résolution).<p>Dans le chapitre « techniques de détection au sol », nous avons évalué plusieurs méthodes de suivi (par transects, le long des routes carrossables et chemins forestiers, des courbes de niveau, à partir des foyers antérieurs, le long de parcours conditionnels liés aux foyers observés). Leurs performances ont été estimées via des simulations sous SIG (système d’information géographique) et les trajets qui ont présenté les meilleurs résultats ont ensuite fait l’objet d’une validation sur le terrain. Il en ressort que ce sont les trajets le long des routes carrossables et chemins forestiers ainsi que les trajets conditionnels qui présentent les meilleurs rapports efficacité/rendement dans la détection des foyers de scolytes. Le choix d’une de ces méthodes dépendra de la taille minimum des foyers que l’on veut observer.<p>Nous avons ensuite évalué, dans le chapitre « détection aéroportée », les performances de techniques d’observations de foyers réalisées par un observateur embarqué à bord d’un hélicoptère et d’un ULM. Une première étape a consisté à optimaliser toute une série de paramètres de vol pour les deux types d’appareils afin de permettre à l’observateur embarqué d’être dans les meilleures conditions d’observation. Ensuite, nous avons évalué la précision de détection en fonction de divers types de trajets en ULM et hélicoptère. D’après nos résultats, les observations recueillies à l’aide des deux sortes appareils n’ont pas permis de détecter de manière satisfaisante les foyers de scolytes quelque soit le type de trajet utilisé. Ces résultats sont sans-doute dus, en partie, à la faible expérience des observateurs embarqués mais également aux caractéristiques spatiales des foyers d’infestation qui ne facilitent pas leur détection par ce genre de méthode. <p>Enfin, dans le chapitre « télédétection », nous avons évalué les performances qu’offrent (1) des séries temporelles d’images SPOT, (2) la photographie aérienne infrarouge et (3) des images Quickbird dans la détection de foyers de scolytes. Pour tous ces types d’images, nous avons estimé la précision d’une classification automatique des foyers d’infestation, réalisée à partir de leurs caractéristiques spectrales, texturales et environnementales, par rapport aux autres éléments présents sur l’image. Ces analyses ont mis en évidence qu’il est possible d’atteindre une précision de classification relativement bonne (>80%) des foyers d’infestation sur des photographies aériennes et sur des images satellites à très haute résolution spatiale (Quickbird) grâce à des techniques de segmentation et de classification par arbre de décision. Par contre, il ne nous a pas été possible de déterminer de façon satisfaisante la précision de classification des images SPOT (haute résolution spatiale). <p><p>Les résultats détaillés de chacune de ces méthodes de détections sont développés dans les différents chapitres de cette thèse. La discussion générale met ceux-ci en relation en abordant leurs avantages et inconvénients respectifs, et aborde les perspectives découlant de nos résultats. <p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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

Nos recherches abordent, par une approche multidisciplinaire, l’écologie spatiale et la dynamique d’invasion du ravageur de l’épicéa Ips typographus (Coleoptera :Scolytinae) en Belgique. Bien que cette espèce ne puisse pas être considérée au sens strict comme invasive en Belgique où elle est implantée depuis le milieu du 19ème siècle, de très vraisemblables introductions de souches exotiques en provenance de Russie et des Pays baltes, en font un modèle exceptionnel pour l’étude de ces processus.<p><p>Une analyse en milieu urbain, suivant des transects centre-périphérie, a d’une part suggéré l’introduction probable de ces souches exotiques et d’autre part permis d’étudier ce ravageur forestier dans un milieu qui lui est a priori défavorable. Il en résulte que, malgré un effet de la structure urbaine sur l’abondance du scolyte, sa présence a été observée partout, y compris dans les zones densément bâties du centre de Bruxelles. Cela suggère, en terme de dispersion, que cette espèce est capable d’atteindre des arbres isolés, et en terme d’infestation, que tout épicéa constitue un hôte potentiel tant en milieu forestier qu’en milieu ouvert ou urbain.<p><p>Une étape préliminaire dans l’estimation des risques liés aux invasions biologiques est d’effectuer une analyse de filière, afin d’analyser les différentes voies d’introduction et les risques liés aux pays d’origine des marchandises importées. Sur base de l’analyse de l’ensemble des sources de données statistiques disponibles, nous avons déterminé l’ampleur du commerce de grumes d’épicéa entre l’est de l’Europe et la Belgique, les modes de transport utilisés, les origines et destinations des grumes, ainsi que la variabilité de la localisation et du nombre des différents points d’entrée de ces marchandises sur le territoire belge d’une année à l’autre, depuis le début des importations en 1996. Notre analyse illustre les difficultés inhérentes à ce genre d’étude, particulièrement au niveau de la disponibilité des données à une échelle appropriée.<p> <p>Par une approche de modélisation, nous avons envisagé différents scénarios de dispersion de souches introduites d’Ips typographus afin d’estimer l’expansion de celles-ci en Belgique.<p>Notre modèle a permis de mettre en évidence l’importance de la bonne connaissance de certains paramètres biologiques caractétistiques de l’espèce étudiée (phénologie, capacité de dispersion, taux de croissance). Par ailleurs, les volumes d’importation et la localisation des points d’entrée des marchandises semblent jouer un rôle secondaire.<p><p>Enfin, nous avons utilisé des marqueurs génétiques afin d’essayer de prouver l’introduction de souches russes et baltes du scolyte de l’épicéa en Belgique. Des échantillons ont été collectés dans neuf pays européens ainsi que sur l’ensemble du territoire wallon. La structure génétique observée n’a pas permis de mettre en évidence une différenciation entre les populations de l’est et de l’ouest de l’Europe. La présence d’haplotypes communs à l’est et à l’ouest rejoint l’hypothèse d’une homogénéisation des populations en relation avec le large pouvoir de dispersion du typographe. Cependant, un grand nombre de mutations a été observé entre 2 haplotypes. Des introductions d’origines lointaines telles que la Sibérie ne sont donc pas improbables.<p><p>Les résultats détaillés de chacune de ces études sont développés dans les différents articles constituant cette thèse. La discussion générale met ceux-ci en relation et aborde les perspectives découlant de nos recherches. / Doctorat en sciences, Spécialisation géographie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Polyphagy is a very common trait among insects. In this study, we focus on a generalist bark-beetle predator, Thanasimus formicarius (L.) (Coleoptera, Cleridae), which feeds on many scolytids in spruce, pine and broad-leaf stands. It is known to respond to the pheromones of many scolytids, among which the most harmful spruce bark beetle in Europe, Ips typographus (L.). The adults attack scolytid adults and oviposit on attacked trees where their larvae feed upon immature stages of the prey. <p>However, a bottom-up process limits Thanasimus formicarius’ impact on spruce bark beetles, because in most cases the bark of spruce is too thin for sheltering pupal niches and mature larvae have to leave the trees. On pine however, pupation is quite successful and reproductive success is high. <p><p>The present work estimates the advantages (complementary prey during gaps among the phenology of pine bark beetles or due to the population fluctuations of most scolytids) and constraints (landing on unsuitable host trees for the predator’s reproduction) for T. formicarius to have a wide range of prey. <p><p>Passive barrier-trappings showed that the presence and abundance of scolytid species vary strongly from year to year. So, polyphagy in T. formicarius appears as a response to fluctuating prey supplies. <p><p>This way of foraging may lead T. formicarius towards stands not always favourable for its development (for example, spruces). <p>At the tree level, funnels and pitfall-traps caught high numbers of third-instar T. formicarius larvae walking on the bark surface of standing spruces infested by Ips typographus (respectively 365 and 70 L3s). After feeding into the whole infested part of the trunk, these larvae are obliged to migrate outside of the galleries to favourable pupation site (e.g. the base of the trees where the bark is thicker), or even to leave the trees and search for an acceptable pupation substrate in the litter. <p><p>At the landscape level, different trapping experiments showed a correlation between catches of T. formicarius and the proportion of pines around each trap. Consequently, in a metapopulation landscape pattern, pines would act as “sources” of predators, whilst spruces are “sinks”. Indeed, Thanasimus formicarius are trapped in higher numbers in mixed stands comprising pines. This observation is also corroborated in a four-year trapping experiment in the North-East of France, following the storms of December 1999. The predator/prey ratios (T. formicarius/I. typographus) were higher in stands comprising pines than in stands without pines. The first step of a method to estimate Ips typographus infestation trends thanks to the predator/prey ratios was also developed. <p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished