Variation and evolution of the venom composition of the parasitoid wasps Psyttalia (Hymenoptera, Braconidae) and Leptopilina (Hymenoptera, Figitidae): A possible cause of failure and success in biological control? | Variation et évolution de la composition du venin des guêpes parasitoïdes Psyttalia (Hymenoptera, Braconidae) et Leptopilina (Hymenoptera, Figitidae) : Une cause possible d’échec et de succès en lutte biologique?

French. Les guêpes endoparasitoïdes effectuent leur développement dans un hôte arthropode, entraînant sa mort. Parmi les stratégies assurant leur succès parasitaire, la plus commune est l’injection de venin dans l’hôte lors de l’oviposition, provoquant la suppression de l’immunité de l’hôte et la régulation de sa physiologie. La composition du venin a été caractérisée dans un nombre croissant de familles de parasitoïdes et des études récentes suggèrent que la virulence des parasitoïdes peut évoluer rapidement en réponse à la sélection. Cependant, la variation intraspécifique de cette composition et la capacité du venin à évoluer à court-terme n’avaient pas été étudiées. Cette information est pourtant essentielle pour comprendre l’évolution de la gamme d’hôte des parasitoïdes et elle peut avoir des implications importantes en terme de lutte biologique.Cette thèse s’est intéressée à l’analyse de la variabilité de la composition du venin en utilisant deux couple d'espèces, l'un du genre Psyttalia, utilisé en lutte biologique contre la mouche de l’olivier et l'autre du genre Leptopilina, des parasitoïdes de la Drosophile. Après avoir démontré l’existence de variabilité inter-individuelle du venin, j’ai développé une méthode sans a priori basée sur d’analyser des profils d’électrophorèse 1D à l’aide de fonctions R, permettant la comparaison statistique des quantités des différentes protéines à partir de nombreux individus. En utilisant des approches d’évolution expérimentale, j’ai ainsi pu (i) analyser les changements du venin dans des populations naturelles de Psyttalia lounsburyi élevées en dans des conditions de laboratoire sur un hôte de substitution (ii) intégrer les résultats avec les données vénomiques obtenues sur deux espèces de Psyttalia (iii) analyser l’évolution du venin de Leptopilina boulardi en réponse à la résistance/sensibilité.Les données montrent une variabilité importante des composants du venin chez les parasitoïdes à tous les niveaux biologiques. Ils démontrent aussi pour la première fois que la composition de ce venin peut changer rapidement, confirmant son fort potentiel évolutif. Les conditions d’élevage ainsi que la résistance de l’hôte sont des paramètres qui affectent fortement le contenu du venin ce qui peut avoir des conséquences importantes en lutte biologique. Enfin, la composition du venin affecte la probabilité d’extinction des petites populations. Les mécanismes à l’origine de sa variabilité restent à présent à étudier.

English. Endoparasitoid wasps are insects that lay eggs and develop inside arthropod hosts, leading to their death. They have evolved various strategies to ensure parasitism success, notably the injection along with the eggs of venom that suppress the host immunity and manipulate its physiology. Although venom composition has been characterized in a growing number of parasitoid families and recent studies suggest parasitoid virulence can rapidly evolve in response to selection, the intraspecific variation of venom and its short-term evolvability remained to be investigated. This information is however essential for understanding the evolution of parasitoid host range and may have implications in biological control using parasitoids.This thesis focused on the analysis of the inter-individual variability of global venom composition using (i) two parasitoid species of the Psyttalia genus, biological control agents of the olive fly and (ii) two well characterized species of Drosophila parasitoids of the Leptopilina genus. Having demonstrated the occurrence of inter-individual variability of venom both in laboratory strains and field populations, I developed a analysis method based on electrophoretic 1D profiles and the use of R functions allowing the without a priori statistic comparison of quantities of differents proteins from numerous individuals and identification of discriminating protein bands. Thanks to experimental evolution studies, I then (i) analyzed venom changes in Psyttalia lounsburyi following field collection and rearing under laboratory conditions (including the use of a substitute host), (ii) integrate results with venomic data obtained from two Psyttalia species and strains (iii) analyzed Leptopilina boulardi venom evolution in response to the resistance / susceptibility of its host and identified venom factors under selection.Overall, the data obtained evidence an important variability in parasitoid venom components at all studied biological levels. Moreover, they demonstrate for the first time that venom composition importantly impact the parasitoid biology and can evolve rapidly, in response to selection. Rearing conditions or host resistance are parameters that strongly affect venom contents, which may have important consequences for biological control. Finally, the mechanisms sustaining venom variability remains to be investigated in the future.