Axe caractérisation et évolution de la biodiversité

Nos recherches visent à caractériser la diversité et l’écologie des arthropodes terrestres et à comprendre leur trajectoire évolutive (adaptation à l’environnement, diversification).
Responsable de l'axe
Jousselin_emmanuelle
Emmanuelle JOUSSELIN
Directrice de recherche, INRAE

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Avec plus d’un million d’espèces décrites, les arthropodes terrestres constituent à eux seuls plus du quart des organismes macroscopiques connus. Ils jouent donc un rôle fondamental dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres. Dans les agroécosystèmes, les insectes peuvent représenter des menaces (ravageurs de cultures, vecteurs d’agents phytopathogènes) mais ils peuvent également avoir un impact positif (prédation et parasitisme des ravageurs, pollinisation).

Les arthropodes terrestres jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres

Nous assistons actuellement à un effondrement global et massif des populations d’insectes, à la fois en termes de biomasse et de diversité qui se traduit par une diminution des services écosystémiques rendus par les insectes. En parallèle, il existe un accroissement des problèmes liés aux insectes ravageurs et à l’introduction non-intentionnelle d’espèces envahissantes. Dans ce contexte, il est impératif d’être capable d’identifier rapidement des bioagresseurs ou des auxiliaires, de détecter précocement des espèces invasives, de caractériser les réseaux d’interactions interspécifiques dans lesquels ces organismes sont impliqués et de comprendre les facteurs biotiques (ex : plantes hôtes, organismes associés et compétiteurs) et abiotiques (climat, paysages) qui favorisent leur établissement dans les écosystèmes. L’étude de la dynamique de cette biodiversité sur de plus larges échelles de temps apporte également des éléments clés pour comprendre les facteurs qui expliquent sa distribution actuelle. L’ensemble de cette connaissance est nécessaire pour mieux anticiper et gérer les crises phytosanitaires actuelles et futures.

Nos recherches se déclinent selon trois grands volets :​

1. Systématique, phylogénomique et macroévolution

Une partie importante de nos recherches portent sur la systématique et la phylogénomique des arthropodes. En définissant et en nommant les taxons (espèces, genres, familles), la systématique permet d’établir un lien entre toutes les connaissances qui y sont associées, la systématique est donc fondamentale à toute étude en Écologie et en Évolution.

Les études en systématique au CBGP agrègent des données diverses (issues d’études morphologiques, biologiques, écologiques, génétiques et génomiques), afin de tester de façon rigoureuse des hypothèses relatives à la probabilité d’existence d’espèces, d’en décrire les caractéristiques biologiques et éléments diagnostiques et de fournir des outils d’identification.

Adossées à des études phylogénétiques qui décrivent les relations de parentés entre espèces, elles permettent : 1) de mener des révisions taxonomiques; 2) de déployer des analyses macroévolutives (par exemple des reconstructions de caractères ancestraux, des études de biogéographie historique, des analyses de diversification). Ces dernières permettent d’étudier la trajectoire évolutive de certaines lignées (ex : évolution des régimes alimentaires des insectes, évolution de leurs aires de distribution) et de mettre en évidence les facteurs influençant la dynamique de la biodiversité. L’histoire des associations avec les plantes hôtes chez les insectes phytophages et l’influence de ces associations sur les processus de spéciation constituent par exemple des questions de recherche communes à plusieurs programmes de recherche en macroévolution conduits au CBGP.

Ces recherches s’appuient sur une forte expertise en taxonomie sur différents groupes d’importance agronomiques (acariens, coléoptères, punaises, pucerons, hyménoptères chalcidiens, noctuelles, Thysanoptères entre autres) et une maitrise des technologiques de séquençage haut-débit qui sont intégrées aux programmes de barcoding et aux approches de phylogénomique.. Nos recherches s’appuient également sur une collection de plus d’un million de spécimens. Celle-ci représente la 1ère collection européenne de ravageurs des cultures.

2. Caractérisation et évolution des interactions biotiques

Nos recherches s’intéressent également à l’étude des interactions biotiques dans lesquelles les arthropodes sont engagés et à la compréhension des facteurs d’évolution de ces interactions.

En utilisant des approches de métabarcoding sur des échantillons d’ADN récoltés, par exemple, à partir des pièces buccales ou des intestins d’arthropodes, ou encore de pièges à insectes, nos recherches permettent de décrire des réseaux trophiques (plantes-arthropodes phytophages-arthropodes prédateurs ou parasitoïdes-microorganismes associés) et d’identifier l’ensemble des vecteurs arthropodes d’un agent pathogène ou bien des assemblages de microorganismes symbiotiques ou pathogènes d’un ravageur. En comparant plusieurs environnements contrastés (par exemple, des parcelles gérées de manières différentes), elles permettent de mettre en évidence les facteurs expliquant les variations dans ces réseaux d’associations biotiques. Ainsi des travaux sont actuellement menés sur les réseaux d’interactions plantes–insectes vecteurs Xylella fastidiosa afin de caractériser les environnements favorisant la propagation de la maladie. Des programmes sur des agrosystèmes méditerranées (ex : vignes) et africains sont également en cours pour déterminer les stratégies de gestion agricoles les mieux adaptées à une régulation naturelle des populations de ravageurs.

Sur certains systèmes d’étude, pouvant être maintenus en élevage (par exemple les acariens et les thrips), des approches expérimentales en conditions contrôlées (en chambres climatiques) permettent de valider les inférences de ces approches empiriques. Ces approches permettent d’appréhender plus finement les mécanismes de régulation dans les communautés d’arthropodes. L’ensemble de ces travaux ont des fortes implications pour l’élaboration de stratégies de biocontrôle.

Des approches phylogénétiques sont elles aussi employées permettent quant à elle de comparer les histoires évolutives des lignées en interactions durables (ex : parasitoïdes et insectes hôtes, insectes et bactéries endosymbiotiques). Ces comparaisons permettent de tester si ces associations sont stables sur de larges échelles de temps ou si au contraire elles sont caractérisées par des sauts récurrents. Ces approches sont également importantes pour mieux comprendre l’évolution du régime alimentaire des insectes et révéler de nouveaux agents de lutte biologique.

3. Étude de la distribution de la biodiversité sur des échelles de temps courtes

Une partie de nos recherches comporte des approches statistiques menées sur des relevés faunistiques, floristiques mais également des données climatiques, dont le but est de mieux comprendre la distribution de la biodiversité des arthropodes et in-fine prédire son évolution sur des échelles de de temps courtes et à des échelles spatiales variées (pays, régions, parcelles). Par exemple, des analyses spatialisées de la diversité spécifique et fonctionnelle dans des communautés de coléoptères et de plantes (à l’interface entre milieux sauvage et cultivé) sont actuellement menées pour évaluer l’effet des pratiques agricoles sur cette diversité.

Des approches de modélisation des niches écologique sur plusieurs systèmes d’études sont également développées afin de prédire l’évolution de la distribution des bioagresseurs à des échelles régionales ou globales en réponse au changement climatique et/ou au changement d’occupation des terres.

L'actualité de l'axe​
Ollivier* M., Lesieur V., Tavoillot J., Bénetière F., Tixier M.S. & Martin J.F. 2021. An innovative approach combining metabarcoding and ecological interaction networks for selecting candidate biological control agents. Journal of Applied Ecology 58 : 2866-2880. (https://dx.doi.org/10.1111/1365-2664.14016)
Zahidi A., Akchour A., Kreiter S., Tixier M.-S., Msanda F. & El Mousadik A. 2023. Phytoseiid mites (Acari: Mesostigmata) from Central West Morocco: new records and key to females of all recorded Moroccan species. Acarologia 63 : 691-724. (https://dx.doi.org/10.24349/v5of-5oe1)
Godefroid M., Cruaud A., Streito J.C., Rasplus J.Y. & Rossi J.-P. 2022. Forecasting future range shifts of Xylella fastidiosa under climate change. Plant Pathology 71 : 1839-1848. (https://dx.doi.org/10.1111/ppa.13637)
Mesmin X., Chartois M., Borgomano S., Rasplus J.-Y., Rossi J.-P. & Cruaud A. 2022. Interaction networks between spittlebugs and vegetation types in and around olive and clementine groves of Corsica; implications for the spread of Xylella fastidiosa. Agriculture, Ecosystems & Environment 334 : 107979. (https://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2022.107979)
Manzano-Marin A., Coeur d'acier A., Clamens A.-L., Orvain C., Cruaud C., Barbe V. & Jousselin E. 2020. Serial horizontal transfer of vitamin-biosynthetic genes enables the establishment of new nutritional symbionts in aphids' di-symbiotic systems. The ISME Journal 14 : 259-273. (https://dx.doi.org/10.1038/s41396-019-0533-6)
Haddad N., Afechtal M., Streito J.-C., Ouguas Y., Benkirane R., Lhomme P. & Smaili M.C. 2021. Occurrence in Morocco of potential vectors of Xylella fastidiosa that may contribute to the active spread of the bacteria. Annales de la Société entomologique de France (NS) 57 : 359-371. (https://dx.doi.org/10.1080/00379271.2021.1965910)
Georgiev G., Rousselet J., Laparie M., Robinet C., Georgieva M., Zaemdzhikova G., Roques A., Bernard A., Poitou L., Buradino M., Kerdelhué C., Rossi J.-P., Matova M., Boyadzhiev P. & Mirchev P. 2021. Comparative studies of egg parasitoids of the pine processionary moth (Thaumetopoea pityocampa, Den. & Schiff.) in historic and expansion areas in France and Bulgaria. Forestry 94 : 324-331. (https://dx.doi.org/10.1093/forestry/cpaa022)
Leroy J., Chapelin-Viscardi J.-D., Genson G., Haran J., Pierre E. & Streito J.-C. 2020. Distinct barcodes for the Cereal leaf beetles Oulema melanopus and Oulema duftschmidi (Coleoptera: Chrysomelidae), two syntopical sibling species. European Journal of Entomology 117 : 490-503. (https://dx.doi.org/10.14411/eje.2020.052)
Tixier M.-S., Douin M. & Kreiter S. 2020. Phytoseiidae (Acari: Mesostigmata) on plants of the family Solanaceae: results of a survey in the south of France and a review of world biodiversity. Experimental and Applied Acarology 81 : 357-388. (https://dx.doi.org/10.1007/s10493-020-00507-0)

AlInterAz

Close encounters in Atlantic islands – Unravelling arthropod-alien plant multitrophic interactions in the Azores islands

Porteur du projet : Denise Navia
Bailleur : BIOPOLIS, UM, EU Horizons H2020

This invasion ecology project focus on the multitrophic interactions involving terrestrial arthropods (insects and mites), both phytophagous and predators/parasitoids, and alien plants (invasive or not) in the Azores archipelago.

Main questions addressed are:
On the arhtropod communities associated with alien plants: Do alien plants present in the Azores island host alien herbivore arthropods and what is the associated diversity? Have endemic phytophagous arthropods adapted to invasive plants in the Azores islands and what is the associated diversity?
On the tritrophic interactions: Are tritrophic interactions similar on alien and endemic/naturalized host plants? Do ecosystem anthropogenic influences affect communities and its multitrophic interactions and how?

2023 - 2026

Biolyctom

Évaluation de la mise en oeuvre de solutions biologiques pour contrôler Aculops lycopersici (Acari : Eriophyidae), l’agent responsable de l’acariose bronzée de la tomate

Porteur du projet : Marie-Stéphane Tixier
Bailleur : ANR Ecophyto Maturation

Ce projet vise à développer des solutions de lutte biologique contre Aculops lycopersici avec un nouvel acarien prédateur, Typhlodromus (Anthoseius) recki, via des stratégies de lutte biologique par augmentation et par la conservation de la biodiversité dans le cadre d’approches agro-écologiques. Ce projet regroupe 4 partenaires aux expertises complémentaires, l’UMR CBGP, l’UMR MOISA, l’unité expérimentale d’Alenya et le CTIFL (centre de Balandran).

https://www1.montpellier.inrae.fr/CBGP/biolyctom/

2020 - 2024

ColVecVitis

L’acarien ériofide Colomerus vitis, vecteur du Grapevine Pinot gris virus (GPGV), en Occitanie : caractérisations des lignées et identification des agents de contrôle biologique

Porteur du projet : Denise Navia
Bailleur : Défi clé RIVOC, Région Occitanie

Le projet est centré sur l’acarien vecteur du Grapevine Pinot gris virus (GPGV, Trichovirus), un Trichovirus émergent en France et associé à la Maladie du Pinot Gris.

Trois objectifs sont proposés :

  1. Caractériser les lignées de C. vitis présentes dans la Région,
  2. Évaluer s’il existe une relation entre la variabilité génétique de C. vitis, et la prévalence/symptômes du GPGV en Occitanie,
  3. Identifier les acariens prédateurs associés à C. vitis dans la région.

2022 - 2024

ENEMYCOCKTAIL

Designing natural enemy cocktails for a better biocontrol

Porteur du projet : Enric Frago
Bailleur : ANR PRCE

We aim at using natural enemy combinations to find the best cocktails to control aphids and spider-mites. Best cocktails imply better pest suppression, but also long-term stability. We will perform experiments in the laboratory and build theoretical models to find best cocktails that we will validate in the field through mass releases in commercial greenhouses.

https://sites.google.com/site/enricfrago/enemycocktail-project

2023 - 2026

GENO-PESTS

GENOmics studies of the noctuid PEST genus Spodoptera

Porteur du projet : Gaël Kergoat
Bailleur : LabEX CeMEB

Étude de l’évolution du genre de noctuelle ravageuse Spodoptera à l’aide d’approches génomiques.

2023 - 2024

MoBiDiv

Mobiliser et sélectionner la diversité cultivée intra et inter-spécifique pour un changement systémique vers une agriculture sans pesticide

Porteurs du projet : Jérôme Enjalbert (GQE) et Aline Fugeray-Scarbel (GAEL), Jean-François Martin
Bailleur : Investissement d’avenir : Cultiver et Protéger Autrement

Le projet MoBiDiv vise à mieux comprendre les effets de l’utilisation des mélanges variétaux sur la réduction de l’utilisation des pesticides et les mécanismes d’interaction entre les plantes au sein des mélanges. Le projet est axé sur le blé, le pois et les plantes fourragères. L’objectif est de concevoir des outils pour sélectionner des variétés spécialement adaptées à une utilisation en mélange. Le projet proposera également des outils d’aide à la décision sur le choix des mélanges. Enfin, le projet étudiera des scénarios de réorganisation du secteur des semences et d’évolution des réglementations, du financement de la recherche, de la répartition des activités entre acteurs, pour permettre le développement des mélanges de semences.

https://mobidiv.hub.inrae.fr/

2021 - 2027

MonSoil

Exploring the potential of soil mites for monitoring and promoting the agroecological transition – A case study in viticulture

Porteurs du projet : Denise Navia
Bailleur : Agropolis Foundation

To promote agroecological transition in viticulture this exploratory project focus on edaphic mites, which are multifunctional providers of key ecosystem services, such as organic matter decomposition, nutrient cycling, and pest suppression. The specific objectives of the project are evaluate:

  1. the potential of edaphic mites as bioindicators of soil health in vineyards along an agroecological gradient ;
  2. the effect of agricultural practices in vineyards on soil predatory mite communities and, consequently, on the supply of ecosystem services related to pest regulation.

2023 - 2024

PrepAcari

Petits mais costauds : de la taxonomie intégrative à l’écologie pour se préparer au risque acarien

Porteurs du projet : Denise Navia
Bailleur : SPE INRAE

Ce projet se concentre sur deux facteurs de risque phytosanitaires: les invasions biologiques et le changement climatique. Centrée sur les acariens ravageurs, il propose une démarche de :

  1. taxonomie intégrative pour répondre aux questions sur la présence des vecteurs, d’occurrence des espèces cryptiques, et de détection précoce des espèces envahissantes potentielles ;
  2. écologie des invasions pour l’évaluation de l’adaptation d’une espèce ciblé à nouvelles plantes hôte et l’analyse des aires de distribution des espèces envahissantes.

 

2023 - 2025

VIGYE

VIrus du pinot Gris : lien avec les sYmptômes associés et étude de la vEction

Porteurs du projet : Denise Navia
Bailleur : PNDV Plan National Dépérissement du Vignoble

Le projet est centré sur le pathosysthème Grapevine Pinot Gris virus – l’acarien vecteur Colomerus vitis-vigne. Les objectifs de ce projet sont donc de répondre à des questions encore en suspens pour comprendre et donc aider la gestion de cette « émergence » : le lien réel entre virus et maladie (postulats de Koch) ; l’amélioration des connaissances sur le seul vecteur connu à ce jour ; et enfin mesurer l’impact agronomique réel de ce virus d’une part et de la MPG d’autre part.

https://www.plan-deperissement-vigne.fr/recherches/programmes-de-recherche/vigye

2023 - 2025