Alternative strategies for aphid biological control: special regard on honeydew and bacteria from aphids | Stratégies alternatives pour le contrôle biologique des pucerons : attention particulière sur le miellat et les bactéries des pucerons

Aphids constitute a scourge in agriculture and are a major problem for crops worldwide. By feeding on the phloem sap but also by injecting saliva and viruses in plant tissues, they cause a weakening and impair the growth of the host-plant. Moreover, honeydew, the aphid excretory product, reduces transpiration and photosynthesis. But honeydew also attracts many predators and parasitoids of aphids, playing a key role in tritrophic interactions between plants, pests and beneficial insects. In this context, the main objective of this thesis was to promote the use of the hoverfly Episyrphus balteatus (De Geer) (Diptera: Syrphidae) as an efficient biological control agent in aphid management strategies. Two different approaches have been developed here with success: (1) the introduction of this auxiliary in the fields or under greenhouses, using a biological control device developed in this work and (2) the attraction, the retention and the oviposition stimulation of the populations naturally present or manually introduced in the fields. To achieve these objectives, special attentions were focused on the aphid honeydew that is abundant on aphid infested plants, with special attention to the bacteria present in this aphid secretion. First, our studies allowed determining that honeydew acts as a volatile and a contact kairomone both for the E. balteatus larvae and adults but also on the Asian coccinellid Harmonia axyridis (Pallas) helping these aphidophagous predators to locate prey. In a second time, using semiochemicals from plants [(Z)-3-hexenol, R-(+)-limonene] and aphids [E-(beta;)-farnesene] but also crude and artificial honeydew, the hoverfly oviposition was artificially induced (without plants or aphids) on an inert surface. The so obtained eggs were then introduced in field crops to regulate aphid populations (biological control device). Then, the volatile compounds associated with honeydew were identified and tested as potential attractants and ovipositional stimulants: an artificial honeydew as well as an attractive formulation were composed and successfully tested in field crops since they both increased the presence of auxiliaries in targeted areas. Finally, the interaction between the host plant and aphids was envisaged to determine whether aphids are able to modify the host plant amino acid content in order to ingest sufficient nitrogen for growth: this study highlighted that the proportions of glutamine and asparagine significantly increase in the phloem sap when plants are infested./Les pucerons représentent un veritable fléau en agriculture et constituent l’un des problèmes majeurs dans les grandes cultures de part le monde. En se nourrissant du phloème mais aussi en injectant de la salive et des virus dans les tissus des végétaux, ils affectent la croissance et affaiblissent les plants colonisés. De plus, le miellat ou rejet métabolique des pucerons reduit la transpiration et affecte la photosynthèse. Cependant, cette excrétion liquide attire de nombreux enemis naturels (prédateurs et parasitoïdes) des pucerons, jouant ainsi un rôle essentiel au sein des interactions tritrophiques entre plante-hôtes, ravageurs et insectes auxiliaires. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était de promouvoir l’utilisation du syrphe Episyrphus balteatus (De Geer) (Diptera : Syrphidae) en tant qu’agent de lutte biologique pour lutter contre les aphidiens. A cet effet, deux approches ont été développées avec succès : (1) l’introduction de cet auxiliaire dans des cultures ou sous serres, par le biais de la mise au point d’un dispositif de lutte biologique et (2) l’attraction, la rétention et l’induction de l’oviposition de populations d’auxiliaires naturellement présentes ou introduites dans les cultures. Pour atteindre ces objectifs, le miellat abondamment retrouvé sur les plants infestés mais aussi les bactéries associées aux pucerons ont été plus particulièrement étudiés. Premièrement, nos travaux ont permis de déterminer que le miellat agit en tant que kairomone volatile et de contact aussi bien pour les larves que les adultes d’E.balteatus mais aussi pour la coccinelles asiatique Harmonia axyridis (Pallas), aidant ainsi ces prédateurs aphidiphages à localiser leurs proies. Dans un second temps, en utilisant des sémiochimiques d’origine végétale [(Z)-3-hexénol, R-(+)-limonène] et aphidienne [E-(beta;)-farnesène] mais aussi du miellat naturel ou artificiel, l’oviposition du syrphe a été artificiellement induite (sans végétal ni puceron) sur une surface inerte. Les œufs ainsi obtenus ont alors été introduits dans des cultures (dispositif de lutte biologique) pour contrôler les populations de ravageurs (pucerons). Ensuite, les composés volatils associés au miellat ont été identifiés et testés comme attractants et inducteurs de ponte : un miellat artificiel ainsi qu’une formulation attractive ont été composés et testés avec succès dans les cultures puisque ces deux formules ont permis d’accroître la présence d’auxiliaires dans des zones-cibles. Finallement, l’interaction entre la plante-hôte et les pucerons a été envisagée afin de déterminer si ces derniers sont capables de modifier la composition en acides aminés de la plante-hôte pour ingérer une quantité suffisante d’azote nécessaire à leur croissance : cette étude a mis en évidence que les proportions de glutamine et d’asparagine augmentent significativement lorsque les plantes sont infestées.