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Recherche
écologie et évolution de la chrysomèle du genre Oreina
Les chrysomèles du genre Oreina se nourissent sur plusieurs espèces végétales des familles Asteraceae et Apiaceae. Généralement colorées de bleu ou de vert métallique, ce coléoptère adresse ainsi un message d'alerte indiquant à ses prédateurs sa capacité à se défendre chimiquement. Deux modes de défense sont connu à l'interieur de ce genre: certaines espèces synthétisent des cardénolides à partir de precurseurs stéroliques alors que d'autres sont capables de séquestrer des alcaloïdes pyrrolizidine (APs) contenus dans leurs plantes hôtes; certaines espèces sont à même d'utiliser les deux voies de défense. Se répartissant à travers toute l'Europe, des Pyrénées aux Balkans, il semble qu'elles atteignent un niveau maximal de diversité dans les Alpes et les Apennins. Le groupe "Oreina" de Neuchâtel travaille sur les interactions entre différentes espèces du genre, entre elles et avec leurs plantes hôtes, leurs prédateurs et des champignons phytopathogénes. Ce domaine de recherche implique des experiences sur le terrain ou en laboratoire, des analyses chimiques ainsi que la contruction d'un arbre phylogénique au niveau des populations de trois espèces.
adaptations locales d'Oreina elongata
Oreina elongata est spécialisée sur des plantes de la familles des Asteraceae, se nourrissant d'espèces d'Adenostyles (tribu des Senecioneae) et de Cirsium spinosissimum (Cardueae). Le choix d'une ou l'autres des espèces de plantes hôtes détermine le mode de défence chimique de cette chrysomèle: les larves et les adultes se développant sur des espèces d'Adenostyles séquestrent des APs alors que sur Cirsium elles synthétisent des cardénolines. Cette espèce se trouve dans les Alpes et les Apennins en populations distinctes se nourrissant soit exclusivement de Cirsium, d'Adenostyles ou des deux.
Les résultats obtenus en utilisant des micosatellites comme marqueurs pour détecter des différences entre ces populations suggèrent une forte isolation (FST moyen de 0.382), de sorte que ces populations sont probablement adaptées aux conditions locales. Suivant ces résultats, une série d'expériences furent conduites pour tester si des différences locales induisent des adapations locales dans des domaines tels que le choix d'oviposition, le comportement des larves et les moyens de défence chimique.
défense chimique chez Oreina
Comme O. elongata est capable d'utilisé les deux modes de défense observé dans le genre, cette espèce offre un model idéal pour comparer les coûts et bénéfices de la séquéstration d'APs et de la synthèse de cardénolides. Après avoir effectuer un surveillance vidéo dans le but d'identifier le prédateur principal des larves (l'opillion Mitopus morio), nous nous sommes atteler à répondre aux deux questions suivantes:
Est-ce que la séquestration d'APs fournit aux larves un moyen de défense chimique gratuit ?
Est-ce les APs et les cardénolides fournissent réellement une protection contre les prédateur dans un milieux naturel ?
interactions entre trois règnes: les insectes herbivores, les champignons phytopathogène et leurs plantes hôtes
Oreina elongata et O. cacaliae partagent une plante hôte, Adenostyles alliariae, avec un champignons phytopathogène, Uromyces cacaliae. Cette interaction à trois partenaires soulève un grand nombre de questions telles que:
Est-ce qu'une infection fongique de leur plante hôte a un effet négatif sur la préférence et la performance du coléoptère?
Est-ce que les dommages causés par les insectes aident à la colonisation de la plante par les champignons?
Est-ce que les attaques de l'herbivore et du pathogène affectent la croissance et la reproduction de la plante hôte?
Est-ce que les attaques de l'herbivore et du pathogène influence la défence chimique (le contenu en APs) de la plante hôt, et vice et versa?
phylogéographie
Cette partie du projet implique l'établissement d'un arbre phylogénique au niveau des populations des trois espèces d'Oreina (O. gloriosa, O. speciosa, et O. cacaliae) afin de nous permettre de répondre à plusieurs questions:
Les espèces étaient-elles restraintes à certains refuges durant la dernière glaciation et si tel est le cas, comment se sont-elles dispersées après?
Comment les couleurs se sont-elles diversifiées à l'intérieur des espèces?
Est-ce que les chrysomèles et leurs plantes hôtes se sont dispersées ensemble après le retrait des glaciers?
le modèle d'évolution des couleurs chez Oreina
La diversité des couleurs existe à tous les niveaux taxonomiques du genre Oreina. Certaines espèces sont majoritairement monomorphes, d'autres présentent une grande variabilité de couleurs entre les différentes populations et d'autres montrent même une variation importante au sein de la même population. Un tel polymorphisme est particulièrement inattendu dans le cas où la couleur joue un rôle d'avertisseur pour les prédateurs, en accord avec le principe de mimétisme Müllerien qui devrait amener à une sélection tendant à l'uniformité des couleurs intra- et inter-spécifiques.
Actuellement nous cherchons à identifier les facteurs influençant les modèles de couleurs à l'intérieur du genre, ceci au moyen d'expériences sur le terrain.
Les plantes domestiquées, soumises à une sélection artificielle, présentent une allelochimie et une composition nutritive modifées. Non seulement les insectes se nourrissant de ces plantes, mais aussi leurs ennemis naturels ont dû s'adapter à cette variabilité nouvelle des plantes. Notre recherche est tournée vers les conséquences de la domestication des plantes sur les interactions entre un coléoptère phytophage et une guêpe parasitoïde.
Au travers d'une analyse comparative utilisant des plantes cultivées et leurs ancêtres sauvages, nous avons pour but de (1) déterminer les conséquences d'une sélection à court terme (via la domestication des plantes) sur les interactions tri-trophiques et (2) de comprendre les forces de sélection qui les ont maintenues au cours de l'évolution.
les plantes
Nous travaillons avec deux espèces de haricot du genre Phaseolus (Leguminosae: Phaseolinae), P. coccineus et P. vulgaris. Ces plantes sont originaires des montagnes mexicaines, où se concentre la diversité des formes sauvages et domestiques. Pour toutes les espèces du genre Phaseolus, des types sauvages, cultivés et hybrides se trouvent dans cette région.
les bruches
Les espèces Acanthoscelides obtectus et Zabrotes subfasciatus sont sympatriques et se nourrissent des graines du genre Phaseolus. Elles sont considérées comme l'un des ravageurs les plus importants des cultures et des sotcks de haricots. A. obtectus s'est répandu de par le monde et est considéré comme un ravageur majeur dans plusieurs pays, tandis que l'aire de répartition de Z. subfasciatus est restreinte au Mexique et à l'Amérique Centrale.
les parasitoïdes
Les ennemis naturels principaux de A. obtectus et Z. subfasciatus sont les hyménoptères parasitoïdes Stenocorse bruchivora (Braconidae), Dinarmus basalis (Pteromalidae) et Horismenu ssp. (Eulophidae). Ces trois espèces sont des ectoparasites solitaires du troisième et quatrième stade larvaire et parasitent occasionnellement les pupes. Les femelles des ces guêpes combinent les informations visuelles, chimiques et mécaniques (telles que les vibrations) pour localiser leurs hôtes.
pourquoi ce système?
Ce système offre un modèle idéal pour étudier les conséquences de la domestication des plantes sur les interactions entre les insectes phytophages et leurs ennemis naturels. Phaseolus est une culture importante de par le monde. Les charactéristiques biochimiques, les relations phylogénétiques entre les espèces et l'histoire de la domistication du genre sont bien connues. Les variétés sélectionnées pour cette étude couvrent un large rayon de domestication des formes sauvages aux formes cultivées. De ce fait, nous pouvons tester des hypothèses concernant le statut de domestication et la résistance aux insectes. De plus, les populations que nous étudions au Mexique sont séparées par un large éventail de distances. Certaines populations de haricots sont très isolées tandis que d'autres sont proches les unes des autres. Dans ce dernier cas, les plantes présentent un fort taux d'hybridation entre les formes sauvages et cultivées et le flux génétique entre les populations associées à ces graines est important. Ainsi, un gradient complet de distances parmi les populations et les conditions environementales peut être utilisé pour tester des hypothèses concernant l'adaptation locale et l'effet de l'isolation géographique sur la structure des populations.
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