THESETHESE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par Université Paul Sabtier – Toulouse III Discipline ou spécialité : Ecologie & Biologie de l’évolution. Présentée et soutenue par Xavier MARTINI Le 29 Janvier 2010 Titre : Evolution du cannibalisme et du comportement de ponte chez les coccinelles aphidiphages. JURY Emanuelle CAM Etienne DANCHIN Anthony DIXON Jean-Louis HEMPTINNE Sara MAGALHAES Allen MOORE Isabelle OLIVIERI Eric WAJNBERG Ecole doctorale : Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques, Bioingénieries Unité de recherche : Laboratoire Evolution et Diversité Biologique Directeur(s) de Thèse : Jean-Louis HEMPTINNE & Isabelle OLIVIERI Rapporteurs : Mathias KÖLLIKER & Allen MOORE 2 Je voudrais tout d’abord remercier Jean-louis Hemptinne de m’avoir accueilli il y a quelques années de cela dans le Laboratoire d’Agro-Ecologie de l’ENFAT. Je le remercie pour m’avoir permis de faire cette thèse, et de m’avoir encadré. J’ai particulièrement apprécié la liberté dont j’ai bénéficié pour mener mon projet de recherche, et de la confiance qu’il m’a accordée tout au long de ces 3 ans. Je remercie également Isabelle Olivieri pour son co-encadrement, et pour m’avoir accueilli à Montpellier. Je la remercie particulièrement pour ses conseils et ses suggestions qui m’ont permis d’avancer énormément dans mon travail. Je remercie bien entendu Patsy Haccou pour sa patience, et pour toute l’aide apportée sur la partie de modélisation. Je la remercie pour son accueil à Leiden, un séjour qui restera un des meilleurs souvenirs de ma thèse. Je remercie Alexandra pour ses conseils, et pour les discussions passionnées autour d’une tasse de thé… Je remercie mes collègues thèsards et post doctorants : Abdoulay, Achille, Elsa, Julie, Raphael, et bien sûr Aurelie pour les gâteaux de la pause café ! Je remercie les stagiaires qui m’ont assisté lors de certaines expériences : Thomas, Benoit et Rana. Je remercie mes parents et ma famille pour leur soutien sans faille, et leurs encouragements. Pour finir, je tiens à remercier ma femme Laurie. Une nouvelle thèse serait nécessaire pour dire tout ce qu’elle m’a apporté. 3 Sommaire Introduction I. De l’importance du choix du site de ponte chez les insectes................................................................................. 7 II. Particularités des Coccinelles en tant que prédateurs de pucerons. .................................................................12 a. Les pucerons : cycle et histoires de vie...................................................................................................................12 b. Contraintes imposées aux coccinelles aphidiphages par leurs ressources alimentaires. ...............................13 III. La Phéromone d’Inhibition de la Ponte (ODP) : une adaptation à la contrainte du cannibalisme.............16 IV. Le conflit entre femelles et larves comme conséquence du cannibalisme et de la reconnaissance de la phéromone d’inhibition de la ponte...............................................................................................................................17 V. Présentation des différentes parties de la thèse....................................................................................................19 a. Évolution du cannibalisme et de la Phéromone d’inhibition de la ponte.........................................................19 b. Étude comparative de la sensibilité des femelles aux traces de leur descendance..........................................20 c. De l’intérêt du cannibalisme et de sa pratique sur par les larves de coccinelles.............................................20 Evolution of cannibalism and female's response to oviposition deterring pheromone in aphidophagous predators I. Introduction ...............................................................................................................................................................35 II. Description of the models.........................................................................................................................................38 III. Discussion ...................................................................................................................................................................53 Influence of relatedness on the response to oviposition deterring pheromone by females of Adalia bipunctata L. I. Introduction ...............................................................................................................................................................66 II. Material and methods...............................................................................................................................................68 III. Results .........................................................................................................................................................................71 IV. Discussion ...................................................................................................................................................................75 Cannibalism in Coccinellidae: benefit of a mixed diet, influence of experience and prey density. I. Introduction ...............................................................................................................................................................87 II. Materials and Methods.............................................................................................................................................90 III. Results .........................................................................................................................................................................95 4 IV. Discussion .................................................................................................................................................................103 Discussion I. Rappel de la problématique...................................................................................................................................113 a. La Phéromone d’inhibition de la ponte et son implication en lutte biologique.............................................113 b. Existence d’un conflit entre femelles et larves qui produisent ODP...............................................................114 II. Résumé des résultats obtenus................................................................................................................................115 a. L’approche théorique .............................................................................................................................................115 b. Étude du polymorphisme et de la reconnaissance des apparentés..................................................................117 c. Étude du cannibalisme chez les coccinelles aphidiphages. ...............................................................................118 III. Interprétation des résultats et perspectives. .......................................................................................................119 a. Le cannibalisme .......................................................................................................................................................119 b. Variabilité et reconnaissance des apparentés. ...................................................................................................122 IV. Conclusion finale. ....................................................................................................................................................123 Annexe 1 ...........................................................................................................................................................................129 5 Introduction Le savoir que l'on ne complète pas chaque jour diminue tous les jours. Proverbe Chinois. 6 INTRODUCTION I. De l’importance du choix du site de ponte chez les insectes. a. Le choix du site de ponte est il soumis à la sélection naturelle ? En 1859, Charles Darwin publie « L’origine des espèces » où il développe la théorie de l’évolution des espèces par sélection naturelle. Cet ouvrage est devenu la pierre angulaire des recherches en biologie évolutive. Il est désormais admis que pour être soumis à la sélection naturelle un caractère qui présente des variations interindividuelles doit répondre à deux conditions (Sterns & Hoekstra 2000): 1. être héritable 2. être associé à une différence de succès reproductif. Le choix du site de ponte répond-il à ces deux exigences ? 1. Existe-il une hérédité concernant les préférences pour le choix du site de ponte ? Si les relations entre les gènes et le comportement sont mal connues, la composante génétique dans le comportement animal est certaine. Toutefois, les exemples de cas où un gène unique correspond à un comportement sont rarissimes (Rothenbuhler 1964a, 1964b). Dans la majorité des cas, c’est un ensemble de gènes qui va influencer un comportement. Or, comme le soulignent Aron & Passera (2000), il n’est pas nécessaire que les comportements soient directement déterminés par des gènes pour être soumis à la sélection naturelle, il suffit que ces caractères soient influencés par des différences d’ordre génétique. Barker & Starmer (1999) par exemple ont montré que la préférence pour le choix du site de ponte chez la drosophile Drosphila buzzatii Patterson & Wheeler était héritable, or cette décision est soumise à de nombreux stimulus. 7 2. Quelle est l’influence du site de