DS05 - Sécurité alimentaire et défi démographique

Promouvoir une nouvelle espèce de Cotesia comme premier agent de lutte biologique contre la sésamie du maïs, un ravageur en recrudescence – CoteBio

Promouvoir une nouvelle espèce de Cotesia comme premier agent de lutte biologique contre la sésamie du maïs, un ravageur en recrudescence

Cotebio est un projet de recherche et développement sur le parasitoïde exotique nouvellement décrit Cotesia typhae pour l’utiliser en lutte biologique contre le ravageur du maïs Sesamia nonagrioides. Ainsi, Cotebio vise à 1/ Evaluer l’impact potentiel de C. typhae sur des espèces non cibles ; 2/ analyser le comportement et la variabilité du succès reproducteur de C. typhae ; 3/ tester l’efficacité de C. typhae en conditions semi-naturelles ; 4/ mettre au point des méthodes d’élevage de masse.

Comprendre les mécanismes adaptatifs de l'adaptation du parasitoïde C. typhae à une nouvelle population hôte et tester la faisabilité de son utilisation comme agent de lutte biologique

Nous avons prévu 5 Work packages pour répondre aux objectifs de Cotebio :<br /><br />Le but du WP1 est d’évaluer les risques et les bénéfices d’introduire C. typhae en France, dans le cadre du processus réglementaire relatif l’introduction de macroorganismes pour la protection des plantes. Sur la base de la biologie et de l’écologie de C. typhae et de ses espèces sœurs, nous évaluerons le risque de son introduction sur les espèces non cibles. Nous évaluerons aussi le risque que C. typhae passe l’hiver en France et s’y établisse.<br /><br />Le WP2 vise à identifier les mécanismes responsables du succès reproducteur de C. typhae ainsi que les facteurs de variation, en étudiant les composants physiologiques et comportementaux du succès reproducteur mais aussi les gènes impliqués et leurs fonctions. Les résultats permettront de mieux comprendre la reproduction de l’insecte et permettront d’identifier les souches les plus prometteuses en terme de production de masse et de biocontrôle.<br /><br />Le WP3 permettra de tester l’efficacité de C. typhae contre S. nonagrioides sur les cultures de maïs en serre en comparant différentes souches de parasitoïdes, différentes températures et différents stades larvaires de l’hôte. Ce travail s’appuiera sur l’expérience de l’utilisation de C. flavipes.<br /><br />L’objectif du WP4 est de mettre au point des méthodes de production de masse de l’hôte et du parasitoïde dans la perspective de la production industrielle et de la commercialisation. Nous testerons différentes températures, différents régimes alimentaires, des systèmes d’élevage semi-automatiques pour optimiser les coûts de production et les possibilités de stockage du parasitoïde.<br /><br />Le WP5 est dédié à la coordination scientifique et aux aspects juridiques du projet.

WP1 : Collecte d’insectes sur le terrain et maintien en laboratoire. Tests d’acceptation par le parasitoïde. Tests de choix en olfactomètre entre espèce cible et on cible

WP2

Parasitage contrôlé des chenilles permettant des parasitages multiples d’une même chenille ou des parasitage successif par un parasitoïde de différentes chenilles.

Etudes génétiques : Séquençage du génome par les nouvelles technologies et assemblage. Cartographie génétique et recherche de QTL (Quantitative trait loci). Quantification de de gènes et mesure d’expression par PCR quantitative.

Etudes physiologiques : dissections d’ovaires et de testicules et comptage de gamètes par analyse d’image.

WP3

Travail en serre « insectes proof ». Introduction d’un nombre contrôlé de chenilles de différents stades selon une répartition randomisée et d’un nombre contrôlé de parasitoïdes. Suivi des chenilles exposées en laboratoire pour mesurer le taux de parasitisme.

WP1
- localisation et collecte de 10 espèces non cibles parmi les 12 identifiées comme pouvant être parasitées par C. typhae
- test de leur attractivité pour le parasitoïde
- identification d'une enzyme digestive de la chenille hôte impliquée dans son acceptation par la parasitoïde

WP2
2.1 Composantes génomiques
- réalisation d'une carte génétique de C. typhae
- identification de 4 QTL impliqués dans les traits de virulence et de nombre de descendants, et liste de gènes potentiellement impliqués
- séquençage, assemblage et annotation automatique du génome de C. typhae

2.2. Composantes du succès reproducteur.
- fertilité : dynamique de la spermatogénèse et sensibilité à des variations de température; dynamique de la maturation des ovocytes
- fécondité réalisée: comportement d’allocation des œufs au cours du parasitage de plusieurs chenilles hôtes

2.3. Reproduction et virulence.
- quantité de facteurs de virulence (particules virales) injectée dans la chenille par la femelle parasitoïde; absence de relation avec l'expression de deux gènes de virulences portés par ces particules.

WP3
Premier essai de lâcher de C. typhae sur maïs infesté de façon contrôlée par la sésamie en serres insect-proof. Le parasitoïde a causé environ 50% de mortalité des chenilles, indépendamment de leur stade de développement, mais avec un léger effet de la température à confirmer

WP1
- tester la sensibilité des espèces non-cibles au parasitoïde pour celles qui sont attractives.
- tester les capacités de dispersion du parasitoïde
- tester sa capacité à passer l'hiver en France

WP2
2.1. Composantes génomiques: parmis les gènes portés par les QTL, préciser ceux qui seraient vraiment impliqués dans la virulence et le nombre de descendants par différentes approches (expression, reséquençage, transcriptomique)
2.2. Fertilité: sensibilité de la production des ovocytes à des variations de température
Fécondité: capacité d'accouplement des mâles
2.3. Reproduction et virulence
- différenciation entre souches de C. typhae : rôle de la régulation de l’expression, dans les chenilles hôtes, des gènes de virulence portés par les particules ? Ou de mutations jouant sur l’efficacité des protéines encodées: voir 2.1.

WP3 : répétition du premier essai de lâcher sous serre

WP4: dépendra de l'implication d'une société kenyane

BICHANG’A G.B., DA LAGE J-L, SAMBAI K., MULE S., LE RU B., KAISER L., JUMA G., MAINA E.N., CALATAYUD P.-A. 2018. Salivary a-amylase of stem borer hosts determines host recognition and acceptance for oviposition by Cotesia spp. (Hymenoptera, Braconidae). Frontiers in. Ecology & Evolution 6: 228. doi: 10.3389/fevo.2018.00228

Cotesia typhae nov sp. (Hymenoptera : Braconidae) comme agent de lutte biologique contre un ravageur en recrudescence en France, la sésamie du maïs Sesamia nonagrioides (Lépidoptera : Noctuidae). Il répond à quatre faits d’actualités : 1/ la découverte d’une nouvelle espèce de Cotesia strictement inféodée à S. nonagrioides en Afrique, et apte à se développer sur des populations européennes du ravageur ; 2/ l’expansion de la sésamie en France suite à une succession d’hivers doux, causant des pertes de rendement et de qualité du maïs ; 3/ la difficulté de traiter chimiquement la seconde génération du ravageur, suite à l’évolution de la réglementation phytosanitaire; 4/ l’intérêt croissant pour une nourriture plus saine.
Jusqu’à présent, les tentatives d’utiliser un ennemi naturel endémique en France contre la sésamie ont échoué. C. typhae est un agent de lutte prometteur car (i) une espèce sœur, Cotesia flavipes, est produite et commercialisée au Brésil pour lutter contre la pyrale de la canne à sucre ; (ii) on s’attend à une absence de risque pour des espèces non cibles compte tenu de la stricte spécificité de C. typhae.
Dans ce contexte, nous proposons un programme en cinq parties.
1/ Evaluation des risques et bénéfices d’une introduction de C. typhae dans l’environnement en France, dans le cadre de la réglementation mise en place en 2012 pour l’introduction sur le territoire français de macro-organismes utiles à la protection des plantes. Nous étudierons les d’attaques de C. typhae sur des lépidoptères non décrits comme hôtes, mais présents dans les zones à traiter, et la possibilité que le parasitoïde s’acclimate.
2/ Etude des mécanismes et facteurs de variation du succès reproducteur de C. typhae, du comportement au gène. Les résultats amélioreront la compréhension des processus biologiques de la reproduction, et permettront d’identifier la souche la plus prometteuse pour une production et utilisation à échelle agronomique.
3/ Tests de l’efficacité de C. typhae contre S. nonagrioides en petites parcelles de maïs, sous serres « insect-proof » pour respecter l’obligation de confinement de l’insecte exotique. Le protocole sera adapté de celui utilisé pour C. flavipes en champs de canne à sucre.
4/ Développement des méthodes de production de l’insecte hôte et du parasitoïde dans la perspective de l’industrialisation et de la commercialisation et étude de faisabilité économique.
La cinquième partie sera consacrée à la coordination du projet et à ses aspects juridiques.
Le consortium rassemble 2 laboratoires de recherche publique travaillant sur l’écologie, l’évolution et la physiologie des insectes (EGCE et IRBI) et 2 partenaires de droit privé : l’entreprise Bioline (groupe InVivo), seule entreprise française ayant un service R&D sur les macro-organismes pour la protection biologique des plantes contre les ravageurs, et l’institut technique Arvalis en charge du suivi sanitaire des plantes céréalières et fourragères, des tests de méthodes de protection et production, et de l’information des agriculteurs. Ces quatre partenaires ont élaboré ensemble les différentes parties et les développeront en collaboration.
CoteBio est une première étape vers l’utilisation de C. typhae comme agent de bio-protection du maïs contre S. nonagrioides. Ce projet permettra d’acquérir les données nécessaires à la demande d’autorisation d’introduction de C. typhae dans l’environnement en France. Il s’agit de proposer un agent de lutte biologique pour protéger de grandes surfaces de maïs et de diminuer d’autant le recours aux insecticides chimiques qui augmente avec l’expansion de la sésamie. CoteBio apportera de plus de nouvelles connaissances des processus comportementaux et moléculaires qui régissent le succès reproducteur et l’adaptation à un nouvel environnement. De telles connaissances sont essentielles à la maîtrise des méthodes de lutte biologique.

Coordinateur du projet

Madame Laure Kaiser-Arnauld (Évolution, génomes, comportement et écologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS-IRBI Institut de recherche sur la biologie de l'insecte
ARVALIS
EGCE Évolution, génomes, comportement et écologie
BIOLINE BIOLINE FRANCE

Aide de l'ANR 585 904 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter