Lucie CONCHOU

Etudiante en Thèse

CEFE/CNRS
Campus du CNRS
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Mots-clés : Discipline : Ecologie chimique, biologie et écologie des interactions - Organisme biologique : figuiers et hyménoptères associés - Milieu : tropical - Techniques : extractions d'odeurs sur le terrain, analyse de composés organiques volatils (chromatoprobe, GC-MS), manipulation, identification et dissection d'insectes - Autres mots clés : pollinisation, parasitisme, coévolution, spéciation, variations circadiennes et phénologiques

1) Sujet de thèse : Les odeurs dans les interactions plantes-insectes au-delà de la communication. Application au modèle Ficus-pollinisateurs-parasites et conséquences pour la compréhension des processus de coévolution.

Sous la direction de Finn Kjellberg et Martine Hossaert

SOUTENANCE 19 décembre 2013

Organismes biologiques :– Discipline : Ecologie chimique, biologie et écologie des interactions –Milieu : Tropical – Technique : extractions d’odeurs sur le terrain, analyse des composés organiques volatils (chromatoprobe, GC-MS), manipulation, identification et dissection d’insectes – Autre mots clés : pollinisation, parasitisme, coévolution, spéciation, variations circadiennes et phénologiques

Résumé : Les odeurs émises par les plantes sont souvent interprétées dans le cadre de leur interaction avec les insectes pollinisateurs, herbivores et leurs ennemis naturels, en tant que signaux de communication dont la fonction est l’attraction ou la répulsion de ces insectes. Pourtant, la communication a une définition précise en biologie évolutive, et le terme « signal » ne doit s’appliquer qu’à des traits de l’émetteur qui ont été sélectionnés dans le cadre de l’interaction avec le récepteur par voie sensorielle. De plus, certaines études démontrent que les Composés Organiques Volatils (COV) émis par les feuilles participent à la défense des plantes contre divers stress abiotiques (notamment stress oxydant et thermique) et biotiques (pathogènes, induction des défenses). L’idée de cette thèse, c’est d’essayer de faire rentrer l’ensemble de ces contextes et fonctions potentielles dans un cadre commun. En utilisant comme modèle les figuiers, leurs pollinisateur et parasites spécialistes, j’ai choisi comme approche de comparer les variations des odeurs de figue à celles de odeurs de feuille, au cours du développement des figues et au cours d’une journée. Dans les deux cas, les feuilles constituent un témoin permettant de déterminer si les variations observées peuvent être adaptatives vis-à-vis de l’interaction avec les insectes, mais aussi de considérer explicitement les fonctions potentielles des odeurs émises en dehors de la réceptivité. Ainsi, les fonctions de protection contre les stress habituellement attribuées aux odeurs de feuilles sont également pertinentes pour les odeurs de figues. A partir de là, le constat que le concept de communication n’est pas pertinent pour décrire le rôle des odeurs dans les interactions figuier-parasite permet de développer une réflexion sur la manière dont les phytophages et leurs ennemis naturels sont susceptibles d’influer sur l’évolution des odeurs émises par les plantes. Enfin, dans le cas de la communication olfactive figuier-pollinisateur, l’étude du cas de Ficus septica, chez qui deux pollinisateurs écologiquement différenciés coexistent, permet d’imaginer un mécanisme potentiel de co-spéciation écologique dans lequel la divergence des modalités de communication olfactive participerait à la mise en place de l’isolement reproducteur .

Au cours de cette thèse, j’ai donc travaillé sur les variations des odeurs émises par les figuiers, mais aussi sur divers aspects de l’écologie de leurs insectes associés, pollinisateurs et parasites. Ce qui permet de questionner à la fois la manière dont ces insectes influent sur l’évolution des odeurs de figues et le rôle de ces odeurs dans la coévolution figuier-pollinisateur-parasite. J’ai travaillé principalement sur deux espèces de figuiers, l’une poussant en Amazonie (Guyane) et l’autre aux Philippines.

- modèle 1 : Guyane, Ficus guianensis. Les odeurs émises par les figues varient au cours de leur développement. Il existe chez beaucoup d’espèces un pic d’émission au moment de la réceptivité, pour l’attraction du pollinisateur. Les parasites sont également capables de repérer olfactivement le stade de développment des figues propice à la ponte. a)Quelle est la structure trophique et temporelle de la communauté de parasites associée à Ficus guianensis ? Ont-ils un impact suffisant sur le succès reproducteur du figuier pour imposer des pressions de sélection ? b) Etude des variations phénologiques des odeurs de figue (stades pré-réceptif, réceptif et post-pollinisation). Comment les odeurs changent-elles au cours du temps, la différence avec les odeurs de feuille varie-t-elle ? Sachant que les pollinisateurs et les parasites pondent à différents moment du développement des figues, peut-on expliquer ces variations par une stratégie de discrétion olfactive limitant le parasitisme ? Ou par le statut de pollinisation des figues ? Plus généralement, peut-on donner un sens biologique aux odeurs émises en dehors de la réceptivité (stade où le pollinisateur est attiré) ?

- modèle 2 : Philippines, Ficus septica. Contrairement à la majorité des espèces de figuier, Ficus septica est associé à deux espèces-sœurs de pollinisateurs qui coexistent étroitement et de façon stable à échelle évolutive. Que peut nous apprendre cette exception sur les modalités d’évolution du couple figuier-pollinisateur ? Sur les mécanismes pouvant mener à la spéciation des deux partenaires ? a) Comment ces deux espèces de pollinisateurs parviennent-elles à coexister ? Les observations préliminaires suggèrent une différence en terme de période d’activité au cours de la journée. Nous avons donc cherché à comparer différent traits tels que les horaires d’activité, la durée de vie, la fécondité,… b)Etude des variations des odeurs produites par les figues et les feuilles au cours de la journée. Ces variations résultent-elles du cycle nyctéméral subi par la plante ou de la coévolution avec les pollinisateur ? Les deux pollinisateurs sont-ils exposés à des odeurs différentes de Ficus septica ? Cette différence peut-elle mener à la divergence des modalités de communication olfactive entre Ficus septica et ses deux pollinisateurs et finalement à la spéciation du figuier ?

 2) Stage de master 2 (1^er semestre 2010) : Etude des mécanismes de maintien du polymorphisme de couleur de fleur chez Iris lutescens

Réalisé à l’Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier, sous la direction d’Eric Imbert et Bertrand Schatz.

Iris lutescens est une espèce pérenne méditerranéenne dont les populations présentent un important polymorphisme de couleur de fleur, dominé par des individus jaunes et violets. De tels polymorphismes sont assez rares et leur existence pose des questions. En effet, chez les espèces entomogames la fitness est généralement corrélée au taux de visite des fleurs, et on s’attend à ce que les mécanismes d’apprentissage associatif par les pollinisateurs engendrent des pression de sélection stabilisante, donc peu de variations intra-spécifique.

J’ai participé au suivi pluri-annuel du succès reproducteur femelle en populations naturelles. Le but étant d’identifier l’influence de la couleur de la fleur mais aussi de son environnement coloré (densité locale de fleurs, proportion des deux morphes) sur le succès reproducteur individuel à l’échelle de quelques m² et de la population. Notamment, y a ou non fréquence-dépendance négative (succès reproducteur inversement proportionnel à la fréquence du morphe dans la population) ?

Parallelement, j’ai cherché à examiner le rôle potentiel des pollinisateurs et des insectes en général comme agents de sélection :

-les insectes discriminent-ils les deux morphes ? Discrimination visuelle : mesure spectrophotométrique et modèle visuel physiologique de Chittka. Discrimination olfactive : les composés volatils et les pigments sont issus des mêmes voies de biosynthèse donc couleur et odeur d’une fleur pourraient être corrélés.

-les bourdons montrent-ils une préférence pour l’un des deux morphes ? Expérience de choix testant les préférences des bourdons pour l’une ou l’autre couleur à échelle de la fleur individuelle et du groupe de fleurs en fonction de la fréquence relative des deux morphes.

Cette perspective sur les déterminants physiologiques et cognitifs de la préférence des insectes permet de formuler des hypothèses explicatives pour les patrons de succès reproducteur observés en populations naturelles

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Liens/Links

CV and list of publications

Sur la biologie des figuiers et leurs insectes/About the biology of figs and fig wasps: http://www.figweb.org

Sur les Iris/ About Iris :

http://www.isem.univ-montp2.fr/recherche/equipes/metapopulations/personnel/imbert-eric/