Présentation

La modulation des populations des insectes ravageurs d’intérêt agronomique est un enjeu agricole majeur. Elle repose sur une meilleure connaissance de la structure génétique des populations de ravageurs et de leurs liens avec les plantes hôtes, sous l’influence des pratiques culturales.

En effet, il est nécessaire de déterminer avec précision les espèces d’insectes ravageurs par les marqueurs moléculaires selon le système barcoding qui repose sur le séquençage du gène COI de l’ADN mitochondrial. Ensuite, il est essentiel d'étudier la manière dont les insectes exploitent les ressources afin de déterminer leur statut comportemental « généraliste » faisant preuve d'une grande plasticité vis-à-vis des différentes espèces de plantes infestées, ou « spécialiste » par l’adaptation de génotypes particuliers sur une plante ou une famille botanique hôte représentant un puissant facteur sélectif. Ceci est d'autant plus important à mettre en évidence que l'environnement agricole est hétérogène dans l'espace et dans le temps conduisant ainsi les populations de ravageurs à connaître des évènements d'extinction et de recolonisation locaux extrêmement fréquents.

Sur le plan scientifique, plusieurs axes de recherche permettent de prendre en considération des échelles spatio-temporelles différentes et des approches complémentaires du gène au paysage, depuis les mécanismes génétique et moléculaire d’interaction jusqu’aux structures des populations et des communautés.

La détermination de la structure génétique des populations d’insectes ravageurs en fonction de la plante hôte et/ou de l’origine géographique permet de mesurer la variabilité génétique existant au sein de ces différentes espèces d’insectes à l’échelle spatio-temporelle. Ce type d’étude devrait aussi s’inscrire dans une optique globale prenant en considération les deux protagonistes, plante hôte-insecte ravageur, dans le contexte d’un paysage agricole déterminé.

Par ailleurs, la recherche d’un marqueur moléculaire dans un environnement déterminé permettrait de retracer l’histoire des insectes ennemis des cultures. Les résultats pourraient alors être intégrés dans des modèles d’interactions plantes/insectes pour élaborer des méthodes de gestion des ravageurs et de protection des cultures.

Enfin, l’identification des gènes de résistance aux insectes, dans les principales espèces de plantes considérées, constitue une excellente opportunité pour envisager dans des programmes d’amélioration variétale un transfert génétique de cette résistance. Ceci est d’autant plus envisageable que certains éléments transposables étudiés actuellement par notre structure de recherche pourraient être utilisés comme vecteur de transfert de gènes d’intérêt tels que les gènes de résistance.

L’objectif de cette structure de recherche est de contribuer à élaborer des méthodes de gestion durable des populations d’insectes ravageurs utilisables dans des systèmes de protection intégrée des cultures. Dans cette perspective, les travaux sont conduits de façon pluridisciplinaire, offrant ainsi un large panel de formations pour les étudiants (Mastère Recherche-Doctorat- Habilitation). Ces travaux portent sur trois axes thématiques suivants:

1/ Identification moléculaire et étude du polymorphisme des populations d’insectes:

L'objectif est de comprendre le fonctionnement des populations d'insectes associés aux agroécosystèmes et de leurs réponses adaptatives face aux pressions environnementales. Afin d'étudier les spécificités géographiques de la virulence de chaque espèce d’insecte, nous entreprenons d’une part une analyse moléculaire fiable sur le plan taxonomique par le séquençage du gène COI de l’ADN mitochondrial utilisé dans le Barcoding et d’autre part le polymorphisme génétique par les marqueurs microsatellites (marqueurs disponibles dans les banques de données et marqueurs isolés par la construction de banques enrichies) et par l’identification des biotypes moyennant un diagnostic moléculaire par les marqueurs ITS, RAPD, PCR-RFLP.
L’exploitation des résultats dans l'analyse de la structure génétique des populations de ces espèces sera d’un grand apport dans le développement d’une stratégie de lutte adéquate contre ces ravageurs. Les principales espèces d’insectes ravageurs appartiennent aux:

• diptères (Mouche des céréales: Mayetiola destructor, Mayetiola hordei, Mouche des fruits : Ceratites capitata et Mouche de l’olivier : Bactrocera olea),
• hémiptères (les Pucerons : Aphis gossypii, Macrosiphum euphorbiae, Myzus persicae, Aphis fabae, Aphis spiraecola, Pterochloroides persicae, Sitobion avenae, Rhopalosiphum padi, Rhopalosiphum maidis, Schizaphis graminum);
• coléoptères (Foreur du palmier dattier Oryctes Agamemnom),
• lépidoptères (la Mineuse des tomates : Tuta absoluta, la pyrale des dattes Ectomyelois ceratoniae et la Bruche des légumineuses Bruchus).

2/Développement des bases génétiques et moléculaires de la résistance ainsi que celle de la virulence in vivo et in silico par une approche bioinformatique:

On s’intéresse particulièrement à l’étude :

• des Gènes de résistance type NBS-LRR des céréales,
• des micro RNA miR des céréales en relation avec la résistance à la mouche de Hesse Mayetiola destructor et Mayetiola hordei
• des micro RNA miR des céréales en relation avec la résistance aux virus de la jaunisse nanisante de l’orge B/CYDV, virus caractérisé sur le double plan sérologique et moléculaire dans notre groupe.
• Des gènes de virulence par une approche bioinformatique et in vivo et ceci dans le cas de relation gène pour gène dans les modèles ‘plantes-pathogènes’

Ces travaux pourront être étendus à d’autres modèles telles que l’olivier et la mouche Bactrocera.

3/Développement des bases génétiques du transfert de gènes par l’étude des éléments transposables (Etude in vitro et in silico) :

Les éléments transposables (Ets) constituent une grande famille d’éléments répétés et représentent une grande proportion du génome. On se propose de caractériser les ETs appartenant à la famille des Mariner ou MLEs chez les principales espèces d’insectes ravageurs des cultures d’intérêt agronomique à savoir Mayetiola destructor, Mayetiola hordei, Tuta absoluta, Oryctes agamemnon, Bactrocera olea, Aphis gossypii, Macrosiphum euphorbiae, Myzus persicae, Aphis fabae, Aphis spiraecola, Pterochloroides persicae, Sitobion avenae, Rhopalosiphum padi, Rhopalosiphum maidis, Schizaphis graminum, Aphis pomi, Aphis punicae….:

Ces mêmes recherches portent également sur les plantes hôtes à savoir les céréales, l’olivier, les cultures maraîchères et fruitières.
Ces travaux permettront d'apporter des connaissances fondamentales sur les processus-clés de l’évolution de ces insectes ravageurs en relation avec leurs plantes hôtes et de cibler les transposons utiles dans le transfert de gènes d’intérêt en vue de conférer la résistance des plantes aux ravageurs. En effet, certains transposons pourraient jouer un rôle de vecteur (semblable à la transgénèse) grâce à leur propriété de transferts de gènes, ce qui constituerait une stratégie efficace et économique dans le domaine de la sélection variétale sans avoir recours à la reproduction sexuée, option très fastidieuse.