LE RESEAU TROPHIQUE DES BANANERAIES

BIOLOGIE DU CHARANÇON ET DEGATS

Le charançon du bananier a été découvert par Germar en 1824 à partir de spécimens collectés à Java. D’une manière générale, il est admis que son aire d’origine serait similaire à celle du bananier, soit la région Indo-Malaysienne en Asie du sud-est (Abera-Kalibata et al., 2006; Gold et al., 2001; Stover et Simmonds, 1987; Waterhouse, 1993; Zimmerman, 1968). C’est un coléoptère de la famille des Curculionidae caractérisé par un rostre allongé et par une cuticule et des ailes antérieures très dures, utilisées pour protéger des ailes fonctionnelles. En dépit de la présence de ces ailes fonctionnelles, l’habileté pour le vol semble avoir été perdue au cours de l’évolution car le vol n’a jamais été observé (Gold et al., 2001). La dispersion de C. sordidus se fait principalement par la marche et par le transport de matériel végétal infecté. De couleur brun-rouge juste après l’émergence, les adultes acquièrent une couleur noire après quelques jours (Gold et al., 2001; Lassoudière, 2007; Cuillé, 1950; Froggatt, 1925; Mestre, 1997b). Ils mesurent 10 à 20 mm approximativement, et les femelles sont 20% plus longues (Beccari, 1967; Cuillé, 1950) et 11-17% plus lourdes que les mâles (Gold et al., 2001). Dans la plupart des régions de production, C. sordidus est une contrainte majeure pour la culture de bananes. Les larves creusant des galeries dans le bulbe au niveau du collet, altèrent le système vasculaire de la plante et fragilisent sa structure, augmentant le risque de chute (Lassoudière, 2007). Les attaques de C. sordidus provoquent une baisse de rendement et augmentent la durée d’un cycle de plantation (Rukazambuga et al., 1998). Dans des conditions d’attaques sévères, les pertes peuvent atteindre 100% (Abera-Kalibata et al., 2006).

REGULATION PAR LES PRATIQUES CULTURALES, LES CHOIX GENOTYPIQUES ET LE PIEGEAGE

Jusqu’en 1993, date de son interdiction par les autorités françaises, le pesticide Chlordécone a été beaucoup utilisé pour lutter contre les fortes populations de C. sordidus. Depuis, la rotation des cultures, l’utilisation de vitroplants sains (Lassoudière, 2007), et la culture de clones résistants (Gold et al., 2001) sont des pratiques alternatives respectueuses de l’environnement et capables de contribuer à la régulation de C. sordidus. La gestion des résidus de culture a aussi un effet direct sur la dynamique de C. sordidus qui est une espèce avec un fort hydrotropisme ; les adultes ont tendance à chercher des débris végétaux humides pour se nourrir et s’abriter (Cuillé, 1950; Cuillé et Vilardebo, 1963; Gold et al., 2001; Lassoudière, 2007; Vilardebo, 1960). De ce fait, laisser les stipes verticaux après récolte au lieu de les couper et de les laisser au sol est une technique couramment utilisée pour limiter les populations. Les résidus végétaux sont maintenus à l’intérieur du double rang pour limiter la propagation de C. sordidus entre les rangs. La diversification végétale semble aussi favorable à la régulation du ravageur : intercaler les cultures de bananier avec des plantations de café ou de cannelle, comme c’est la cas en Asie du sud-est, permet une bonne régulation du système (Abera-Kalibata et al., 2006). Par conséquent, C. sordidus n’est pas considéré comme un bioagresseur dans cette région. Dans les autres zones de production, la lutte se fait au moyen de piégeage au champ, à l’aide de la phéromone d’agrégation de C. sordidus, la sordidine, qui est produit synthétiquement (Jaramayan et al., 1997). Le développement d’un modèle de simulation de l’épidémiologie de C. sordidus, combiné avec des modèles de croissance végétale a permis d’améliorer l’arrangement spatial des parcelles et les stratégies de piégeage, en lien avec les mouvements du ravageur et leur dépendance à la qualité de l’habitat (modèle COSMOS, voir Vinatier et al. 2009, 2011).

LES PREDATEURS POTENTIELS

Une diversité de prédateurs est présente dans les bananeraies, on y retrouve notamment fourmis, carabes, araignées, scolopendres, forficules, grenouilles et lézards. La classe la plus représentée, en termes de diversité et d’abondance, est celle des hexapodes, et surtout les fourmis (Hymenoptera, Formicidae). Certaines espèces de fourmis sont connues pour être responsables d’une forte régulation des populations de C. sordidus dans sa région d’origine (Abera-Kalibata et al., 2006), et dans certaines régions de production (Abera-Kalibata et al., 2008; Abera-Kalibata et al., 2007; Gold et al., 2001) avec des taux de prédation allant jusqu’à 70%, notamment à Cuba (Perfecto et Castañieras, 1998). Les fourmis sont des insectes sociaux capables de maintenir un niveau élevé de prédation étant donné que les excès de nourriture sont stockés dans le nid, et que les ouvrières continuent de prospecter pour de la nourriture même après satiété (Abera-Kalibata et al., 2008; Abera-Kalibata et al., 2007). D’une manière générale, les prédateurs de C. sordidus et leur potentiel réel sont assez mal connus (Duyck et al., 2011b).

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Table des matières

REMERCIEMENTS
AVANT-PROPOS
INTRODUCTION GENERALE
1. COMPRENDRE L’EFFET DE LA STRUCTURE DES RESEAUX TROPHIQUES SUR LA REGULATION DES ARTHROPODES
1.1. Le concept de réseau trophique
1.1.1. Les théories associées au réseau trophique
1.1.2. Les réseaux trophiques des agroécosystèmes
1.2. La structure des réseaux trophiques
1.2.1. Organisation des communautés en réseaux d’interactions
1.2.2. Indices de structures des réseaux
1.2.3. Modèles de structure des réseaux
1.3. Méthodes d’études des réseaux trophiques
1.3.1. Les outils de mesures des réseaux trophiques
1.3.2. Les limites des différentes méthodes de mesure des liens trophiques
1.4. Les fonctions associées aux réseaux trophiques
1.4.1. Les principales fonctions
1.4.2. Cas de la régulation top-down dans les agroécosystèmes
2. LE MODELE D’ETUDE : LE RESEAU TROPHIQUE DES BANANERAIES
2.1. L’écosystème de la bananeraie
2.1.1. La culture de bananes destinées à l’exportation
2.1.2. Cycle du bananier
2.1.3. Les bioagresseurs et maladies du bananier
2.2. Le charançon du bananier et les voies de sa régulation
2.2.1. Biologie du charançon et dégâts
2.2.2. Régulation par les pratiques culturales, les choix génotypiques et le piégeage
2.2.3. Les prédateurs potentiels
2.3. Effet de la gestion des ressources primaires
2.3.1. Principe de la couverture végétale
2.3.2. Effets de la couverture végétale sur les herbivores
2.3.3. Effets potentiels sur la régulation des bioagresseurs
3. OBJECTIFS ET ORGANISATION DE LA THESE
CHAPITRE I – EFFETS DE LA GESTION DES RESSOURCES PRIMAIRES SUR LA PREDATION D’UN BIOAGRESSEUR
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
2. MATERIALS AND METHODS
2.1. Study sites
2.2. Stable isotopes analysis
2.3. Abundance of Solenopsis geminata
2.4. Predation on weevil eggs
2.5 Statistical analyses
3. RESULTS
3.1. Stable isotope analysis
3.2. Abundance of Solenopsis geminata
3.3. Predation on weevil eggs
4. DISCUSSION
4.1. Solenopsis geminata uses the new primary resource pathway
4.2. Increase in abundance of Solenopsis geminata
4.3. Increased predation of Cosmopolites sordidus eggs
4.4. Importance of primary resources for biological control by natural enemies
ACKNOWLEDGEMENTS
REFERENCES
CHAPITRE II – CARACTERISATION DU RESEAU TROPHIQUE D’UN AGROECOSYSTEME ABSTRACT
1. INTRODUCTION
1.1. Ecosystems services
1.2. How food webs are studied
1.3. Methodological aspects
1.4. The banana agroecosystem
1.5. Description of the study
2. MATERIALS AND METHODS
2.1. Ethics statement
2.2. Overview of the procedure .
2.3. Field sampling
2.4. Construction of the trnL bank of sequences
2.5. Construction of the mini-CO1 bank of sequences
2.6. Preparation of the trnL samples for 454 pyrosequencing
2.7. Preparation of the mini-CO1 samples for 454 pyrosequencing
2.8. 454 pyrosequencing of PCR products from gut contents
2.9. Bioinformatic processing of raw sequences obtained with 454 pyrosequencing
2.10. Resource identification via DNA barcoding and taxonomic resolution
2.11. Relationship between quantity of resource consumed and number of sequences detected
2.12. Construction of the quantitative food web
2.13. Food-web metrics
3. RESULTS
3.1. Processing raw sequences
3.2. Topology and metrics of the food web
4. DISCUSSION
4.1. Topology of the food web
4.2. DNA contamination and pyrosequencing error
4.3. Positive controls
4.4. Efficiency of the pyrosequencing
ACKNOWLEDGEMENTS
REFERENCES
SUPPLEMENTARY MATERIALS
CHAPITRE III – DETECTION DES ELEMENTS STRUCTURAUX D’UN RESEAU TROPHIQUE ET INFERENCE SUR SON FONCTIONNEMENT
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
2. MATERIALS AND METHODS
2.1. Datasets
2.2. Comparisons of network metrics
2.3. Motifs detection and significance
2.4. Motif analysis
3. RESULTS
3.1. Food web structure changes with plant management
3.2. Significant motifs are detected only in the cover crop food web
3.3. Herbivory is highly involved in key size-4 motifs
3.4. Distribution of interaction strengths within key size-4 motifs
4. DISCUSSION
ACKNOWLEDGEMENTS
REFERENCES
SUPPLEMENTARY MATERIALS
CHAPITRE IV – DISCUSSION GENERALE ET CONCLUSION
1. LES APPORTS DE LA THESE
1.1. Relations entre gestion des ressources primaires et la régulation de C. sordidus
1.1.1. Synthèse des résultats
1.1.2. Implications pour la régulation de C. sordidus
1.1.3. Portée générale des résultats
1.2. Applications du pyroséquençage pour l’étude des réseaux trophiques
1.2.1. Synthèse des résultats
1.2.3. Portée générale des résultats
1.3. Analyses structurales quantitatives et fonctionnement
1.3.1. Synthèse des résultats
1.3.2. Implications pour la régulation du C. sordidus
1.3.3. Portée générale des résultats
1.4. Vers une approche intégrée de la régulation des ravageurs par les prédateurs
2. RETOUR SUR LES CHOIX METHODOLOGIQUES
2.1. Mesures d’abondance et de prédation
2.1.1. Importance et difficultés des mesures d’abondance
2.1.2. Limites des mesures des taux de prédation
2.2. Pyroséquençage
2.2.1. Les sources d’incertitude
2.2.2. Suggestions pour les échantillonnages destinés au pyroséquençage
2.3. Analyse structurale
3. PERSPECTIVES GENERALES : VERS L’UTILISATION DE LA MODELISATION DES RESEAUX TROPHIQUES POUR DEFINIR DES MODES DE GESTION DES RAVAGEURS
4. CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
SUMMARY
RESUME