Article pp.633-653 du Vol.23 n°5-6 (2003)

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ARTICLE ORIGINAL ORIGINAL PAPER

Sensibilité variétale du pois chiche (Cicer arietinum) aux attaques d’un insecte

spécialisé Callosobruchus maculatus (F.) (Coleoptera ; Bruchidae) et d’un insecte

non spécialisé Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera ; Curculionidae)

F. Mouhouche¹ et F. Fleurat-Lessard^2*

SUMMARY

Susceptibility of several cultivars of cowpea seeds to the infestation either by the specialised pest, Callosobruchus maculatus or an unspe- cialised pest, Sitophilus oryzae.

The chick pea (Cicer arietinum) contains antinutritional compounds that the- oretically protect the seeds against an infestation by non specific insect species such as the cereal weevils (Sitophilus spp.). The influence of the improvement of chick pea varieties during the two past decades, on the level of susceptibility of chick pea cultivars currently cultivated for improved agronomic characters in Algeria to specific or non specific insect pests, has been assessed through a comparative laboratory bioassay. The criteria related to the population dynamics of the bruchid beetle Callosobruchus maculatus and of two strains of the rice weevil S. oryzae were comparatively evaluated on five different chick pea varieties. One of these two weevil strains is a mutant, able to develop on dry pea seeds, allowing a direct com- parison between specific and non specific insect species for legume seeds infestation. The combination of several criteria of population dynamics allowed the calculation of the susceptibility index of each variety to the three insect species or strains.

Among the five tested varieties, two of them (F 82150C and ILC 3279) showed significant resistance to the two weevil strains. One variety (F 8479C) was highly susceptible to the infestation by these two weevil strains. A noticeable variability was shown in the susceptibility level of chick

1. Institut National Agronomique, 16200 El-Harrach, Alger, Algérie.

2. I.N.R.A., Unité de Biologie et Technologie Après Récolte, B.P. n° 81, 33883 Villenave-d'Ornon Cedex, France.

* Correspondance :

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pea varieties for the infestation by the specialised species C. maculatus.

However, none of them can be ranged in the resistant class. Any correlation between nutritional or abiotic variables and the level of susceptibility of the chick pea varieties towards specific or non specific insect species could be established. These result confirmed the preeminence of the antinutritional or toxic compounds content in the seed as the major cause of the variability in susceptibility of chick pea varieties to non specific species.

Key words

chick pea, geographic strain, Sitophilus oryzae, Callosobruchus maculatus, varietal susceptibility, entomotoxic compound.

RÉSUMÉ

Le pois chiche (Cicer arietinum) contient des substances antinutritionnelles qui le protègent théoriquement des attaques des espèces d’insectes granivores non spécialisées comme les charançons du genre Sitophilus. Pour évaluer l’influence de la sélection de nouvelles variétés sur la « résistance » du pois-chiche aux insectes granivores, la variabilité de la sensibilité des graines de pois-chiche aux espèces spécialisées ou non spécialisées a été recherchée dans cinq variétés cultivées en Algérie. Les critères de dynamique des populations de la bruche maculée, Callosobruchus maculatus, et de deux écotypes du charançon du riz, Sitophilus oryzae, ont été étudiés en comparaison. L’un des écotypes de S. oryzae est un mutant capable de se développer dans les graines de pois (souche résistante Sr) ; l’autre, une souche normale sensible (Ss), inapte au développement sur légumineuses.

L’indice de ponte, le taux de pénétration des larves nouveau-nées, le pourcentage de survie des stades cachés, l’effectif de descendants et la durée de développement ont été mesurés. Les données unitaires ont permis le calcul de l’indice de sensibilité de chaque variété aux différentes espèces et souches d’insectes étudiées.

Deux variétés parmi les cinq testées (F 82150C et ILC 3279) ont montré une résistance au développement des charançons (S. oryzae) et une variété s’est avérée particulièrement sensible aux deux écotypes de cette même espèce (F 8479C). Une certaine variabilité de sensibilité aux attaques de C. macula- tus a été enregistrée entre les variétés testées, mais aucune des cinq varié- tés ne s’est avérée significativement résistante aux attaques de cette espèce adaptée à la détoxification des substances antinutritionnelles contenues dans le pois-chiche. L’origine de la variation de sensibilité vis-à-vis des deux souches de charançons a été recherchée au niveau de l’équilibre des nutriments (amidon, protéines), mais aucune corrélation n’a pu être mise en évidence. L’absence de relation significative entre les facteurs nutritionnels ou abiotiques et le niveau de sensibilité des variétés aux insectes non spé- cialisés (S. oryzae) confirme l’existence de substances entomotoxiques à l’origine de la variation observée.

Mots clés

pois chiche, écotype géographique, Sitophilus oryzae, Callosobruchus maculatus, sensibilité variétale, substance entomotoxique.

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1 – INTRODUCTION

Les graines de légumineuses sont naturellement protégées des attaques des insectes polyphages, ravageurs des stocks, grâce aux substances antinutritionnelles et toxiques qu’elles contiennent : les polyphénols, les hétérosac- charides, les composés cyanogènes, les alcaloïdes, les saponines, les anti- enzymes, les glucosinolates, les lectines, ou les fractions de lectines comme l’arcelin, et les peptides de faible poids moléculaire comme la substance PA1b isolée à partir du pois (JANSEN et al., 1976, 1977 ; YETTLER et al.,1979 ; GATE- HOUSE and BOUTLER, 1983 ; FELLOWS, 1985 ; PRACROS, 1986 ; XAVIER-FILHO et al., 1989 ; PRACROS et al., 1992 ; HAMELRYCK et al.,1996 ; BODNARYK et al., 1999 ; DELOBEL et al., 1999). Toutefois, on sait que certains insectes coléoptères de la famille des Bruchidae ont la capacité de détoxifier ces substances (ROSENTHAL

and JANSEN, 1981). Ces espèces spécialisées de ravageurs des légumineuses se sont adaptées de façon assez spécifique (à une espèce de légumineuse correspond une espèce spécifique de Bruchidae (BOUGHDAD et al., 1987)) et du fait de cette capacité elles posent toujours de graves problèmes d’état sanitaire des graines au terme de la conservation, en particulier dans le cas d’une longue durée de stockage.

Cependant, la présence de substances antinutritionnelles dans les graines de légumineuses a un inconvénient majeur : elle limite la valeur alimentaire de la graine en réduisant le coefficient d’utilisation digestive (SINGH, 1988 ; ATTIA et al., 1994 ; CAYOT and OLSSON, 1997). Aussi, de nombreux programmes de sélection visant à l’amélioration de la valeur nutritionnelle des légumineuses ont eu parmi leurs objectifs la diminution des teneurs en composés antinutritionnels (BOUCHEZ, 1985 ; SINGH and READY, 1993).

Le pois chiche représente une ressource alimentaire importante pour les pays d’Afrique du nord. Dans l’ensemble des pays du pourtour méditerranéen, il occupe la 2^e place après la fève avec une superficie cultivée au début des années 90 de près de 120 000 ha et une production de plus de 36 000 tonnes (TIVOLI, 1997). Des variétés qualifiées de « douces » (sans doute à cause de la disparition des substances responsables de l’astringence ou de l’amertume des variétés d’origine) ont été créées depuis une dizaine d’années. Chez ces varié- tés, les ravageurs non spécialisés granivores comme les charançons Sitophilus oryzae, le silvain, Oryzaephilus surinamensis (L.) ou les espèces du genre Tribo- lium peuvent se développer presque normalement, comme sur les grains de céréale qui sont dépourvus de facteurs entomotoxiques (BAKER and LOSCHIAVO, 1987).

Les espèces du genre Sitophilus sont de redoutables ravageurs primaires des céréales stockées qui accomplissent leur développement dans une galerie creusée à l’intérieur de l’albumen du grain. La très grande majorité des souches de charançons répertoriées dans le monde entier ne peut survivre et encore moins assimiler les graines de légumineuses (DELOBEL and GRENIER, 1993). Des recherches sur les substances dans la graine de pois qui se sont révélées impropres au développement des espèces du genre Sitophilus, ont abouti à l’identification de protéines ou de polypeptides ayant de telles propriétés toxiques pour les insectes non spécialisés. Ces peptides anti-insectes ont fait l’objet de brevets (BODNARYK et al., 1999 au Canada ; DELOBEL et al., 1999 en France). Il s’agit principalement de protéines de type albumines, thermorésis-

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tantes et riches en cystéine, ayant une certaine similitude avec les protéines retrouvées chez d’autres légumineuses comme le lupin ou le soja (HIGGINS et al., 1983 ; WATANABE et al., 1994).

Toutefois, l’équipe française a découvert qu’un écotype géographique de Sitophilus oryzae (L.) originaire de Chine est capable de survivre sur pois (« pois cassé ») (COMBS et al., 1977) et peut accomplir la totalité de son cycle de déve- loppement dans cette graine (DELOBEL et GRENIER, 1993). Cette capacité de survie a une origine génétique identifiée (THIND and MUGGLETON, 1981 ; HOLLOWAY

and SMITH, 1985). Il s’agit d’une mutation portant sur un seul gène à caractère récessif et autosomal (GRENIER et al., 1997). Ce mutant représente un outil parti- culièrement intéressant pour l’étude des facteurs toxiques des légumineuses et les capacités de contournement possible de la « résistance » de la graine aux espèces d’insectes non spécialisées comme le charançon S. oryzae.

En étudiant en parallèle ce mutant de S. oryzae avec la souche classique de laboratoire, il a été entrepris de caractériser l’effet des substances antinutritionnelles du pois-chiche sur le charançon du riz afin de quantifier les écarts de sensibilité entre les variétés de pois chiche cultivées en Algérie vis-à-vis des attaques et du développement juvénile du charançon du riz. Le but agronomique de cette étude visait à connaître et à définir les capacités de ce ravageur des céréales à se développer sur les variétés « améliorées » de pois chiche et, si c’est le cas, à évaluer le risque qu’il devienne un ravageur des graines de pois chiche au stockage. La disponibilité d’une souche déjà adaptée au pois permet d’observer si les variétés « anciennes » à fortes teneurs en antinutritionnels, restent protégées des attaques d’un mutant de S. oryzae, capable de se développer sur une légumineuse voisine, le pois.

Cette étude d’orientation visait également à connaître la nature exacte des effets des substances entomotoxiques naturelles, présentes dans le pois chiche, sur le développement du charançon du riz. Les réactions et les modifications de la dynamique des populations de la bruche inféodée (« adaptée ») au pois chiche, Callosobruchus maculatus (Fabricius), selon les variétés ont été également étudiées à titre de comparaison avec celles de S. oryzae, un nouveau ravageur potentiel. C. maculatus, espèce spécialisée, détoxifie les substances entomotoxiques contenues dans le pois chiche grâce à son équipement enzymatique composé de sept isozymes capable de dégrader ces substances (COMPOS et al., 1989).

2 – MATÉRIELS ET MÉTHODES

2.1 Étude sur graines entières

2.1.1 Insectes

Les bruches proviennent d’un élevage permanent réalisé au laboratoire de biologie de l’université de Tizi-Ouzou. L’élevage a été conduit depuis 1995 au laboratoire de phytopharmacie de L’INA El Harrach à une température de

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30 ± 1 °C et une humidité relative de 70 % ± 5 %. Depuis octobre 2000, cet insecte a été élevé sur graines de pois chiche d’un même lot commercial au laboratoire des insectes des denrées stockées de l’INRA de Bordeaux dans des chambres climatisées à 30 ± 1 °C, à 70 ± 5 % d’humidité relative et à l’obscu- rité totale.

Les deux souches de S. oryzae sont élevées depuis plusieurs années dans une chambre climatisée à 25 °C, une humidité relative de 70 % ± 5 % et une photopériode de 16 h. La souche sensible aux composés antinutritionnels des légumineuses est élevée sur blé tendre depuis 30 ans environ et la souche

« adaptée » au pois, originaire de Chine, est élevée sur pois-cassé commercial depuis cinq ans.

Les adultes de C. maculatus utilisés pour les essais sont âgés de 1 h à 24 h (ils sont sexuellement mûrs quelques heures après leur émergence). Les adultes de S. oryzae sont âgés entre une et deux semaines (la maturité sexuelle est atteinte environ 3 jours après leur émergence).

2.1.2 Variétés de pois chiche

Cinq variétés de pois-chiche fournies par l’Institut Technique des Grandes Cultures d’Alger (I.T.G.C. Alger) ont été utilisées. Il s’agit des références :

ILC 3279, Flip 82150C, Flip 8554C, Flip 8479 et Flip 9013C (les quatre varié- tés « Flip » seront notées F par la suite).

Ces variétés améliorées ont été introduites en Algérie par l’ICARDA/ICRISAT dans le cadre des perspectives de développement du matériel génétique permettant de créer des cultivars résistants aux conditions climatiques sévères de l’Algérie. À l’exception de la variété F 82150C qui appartient au type

« intermédiaire » ou type « Gulabi », les autres variétés sont du type « Kabuli ».

Elles sont retenues pour leur productivité, leur résistance au froid et à certaines maladies comme l’anthracnose. Selon la variété, ces caractéristiques peuvent être ou non réunies.

2.1.3 Infestation des graines et conditions d’incubation

Préalablement aux infestations, les graines de pois chiche des différentes variétés ont été conditionnées en enceinte à humidité relative (HR) (solution saturée de sel, NaCl) pendant 15 jours, pour obtenir une même activité contrô- lée de l’eau dans l’ensemble des graines. Pour chaque variété et chaque caté- gorie d’insecte étudiée, 10 couples d’adultes (sexuellement mûrs et d’âge connu) ont été mis à pondre pendant 10 jours sur une quantité de graines représentant une « surface développée » évaluée à 25 cm². À la fin de cette période, les adultes ont été retirés. Chaque essai a été répété trois fois. Les essais ont été conduits dans des bocaux en verre d’une capacité de 200 ml, fermés avec un couvercle grillagé permettant l’aération. Les lots ainsi constitués ont été placés dans une chambre climatisée de 30 °C ± 1 °C et 80 % ± 5 % d’HR à l’obscurité.

2.1.4 Suivi du développement juvénile

Les œufs des charançons et les stades juvéniles à développement interne des deux espèces ou écotypes étudiés ont été observés par radiographie

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(appareil CGR SIGMA 2060^TM, réglé à 23 kV, 13 mA d’intensité dans le filament et durée d’exposition de 50 s). Le film utilisé (Kodak Ready Pack^TM type M) permet l’identification et le dénombrement des formes cachées à la loupe binoculaire avec éclairage inversé.

2.1.5 Critères mesurés

2.1.5.1 Potentiel de ponte (PP)

Le potentiel de ponte a été assimilé au nombre d’œufs déposé par les 10 femelles au bout d’une période de 10 jours (date de la première radiographie).

Le dénombrement des œufs a été effectué à la loupe binoculaire (Wild M5), au grossissement ✕ 6 à 50, par observation directe des graines pour C. maculatus et, sur cliché radiographique pour l’espèce S. oryzae.

2.1.5.2 Indice d’implantation des larves (IIL)

Cet indice est le rapport entre le nombre de formes cachées déterminé par une première radiographie et le potentiel de ponte (PP). Il renseigne sur la ferti- lité des œufs et la capacité des larves nouveau-nées à creuser le grain.

2.1.5.3 Pourcentage de survie des stades juvéniles (PSSJ)

Il est déterminé par le rapport entre le nombre total d’adultes d’émergents (NE) et le nombre de formes cachées évalué à la première radiographie. Ce cri- tère indique la capacité de survie des larves ayant réussi à s’implanter et qui parviennent à un développement complet.

2.1.5.4 Pourcentage de réussite de développement complet (PRDC)

Ce paramètre est le rapport entre le nombre d’adultes émergents (NE) et le potentiel de ponte (PP).

2.1.5.5 Poids des adultes (PDS)

La masse moyenne des adultes est déterminée dès leur émergence au moyen d’une balance de précision 0,01 mg avec saisie informatisée des pesées. Le poids des adultes est utilisé comme critère de qualité alimentaire de la graine. Il reflète la qualité nutritionnelle des variétés étudiées.

2.1.5.6 Durée de développement de l’œuf à l’adulte (MDT)

La durée écoulée, à partir du temps médian (milieu) de la période de ponte jusqu’au moment de l’émergence de 50 % de l’effectif total de descendants est assimilé à la durée moyenne de développement. C’est un paramètre important qui est également en relation directe avec la qualité nutritionnelle de la graine. Il permet une évaluation globale de la qualité nutritionnelle de l’alimentation des stades juvéniles dans la graine.

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La durée moyenne de développement (MDT) est calculée par la formule sui- vante :

MDT = j_x + * (j_y - j_x)

j_x = jour de contrôle précédent l’émergence de 50 % de l’effectif total j_y = jour de contrôle suivant l’émergence de 50 % de l’effectif total n_x = effectif cumulé au jour jx

n_y = effectif cumulé au jour jy

n₅₀ = 50 % de l’effectif des adultes émergés

2.1.5.7 Indice de sensibilité variétale (Dobie, 1974 )

L’indice de sensibilité de Dobie (IS) est basé sur les deux critères de la dynamique des populations les plus utilisés pour la détermination de la sensibi- lité des grains et graines aux insectes de la post récolte (comme S. oryzae). Il s’agit du nombre total des adultes émergés (NE) et de la durée moyenne de développement. À l’indice le plus élevé correspond la variété la plus sensible.

IS = *100

2.1.5.8 Teneur en nutriments majeurs (protéines, amidon)

L’amidon est déterminé par la méthode polarimétrique (Norme ICC N° 123, 1976). Les résultats ont été exprimés en prenant comme référence la rotation spécifique obtenue avec l’amidon pur de maïs.

L’azote total est déterminé par la méthode de Kjeldhal (Norme AFNOR V 03-050, 1986). La teneur en protéine est évaluée à partir de l’azote dosé en utilisant le coefficient de transformation de l’azote en protéine de 6,25, qui est le coefficient habituellement utilisé pour les légumineuses.

2.2 Étude sur graines reconstituées à partir de farine

Au cours de la seconde phase, l’étude s’est focalisée sur les paramètres de réponse physiologique (PP et PRDC) montrés les plus discriminants avec les deux souches de S. oryzae. Deux variétés présentant une certaine

« résistance » au cours de la première phase sur graines entière (ILC 3279 et F 82150C) et une variété sensible (F 8479C) ont été proposées aux insectes sous cette forme des graines reconstituées à composition contrôlée.

2.2.1 Préparation des graines de pois chiche reconstituées

2.2.1.1 Préparation des farines

La farines de blé tendre de la variété « chargeur » et les farines de trois variétés de pois-chiche sélectionnées à partir des tests sur graines entières (F 82150C, F 8479 et ILC 3279) ont été obtenues par un broyage dans un broyeur ultracentrifuge (Retsch^TM ZM1) équipé d’une grille à ouverture de maille de 0,125 mm.

n₅₀ – n_x n_y – n_x

log_e NE MDT

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2.2.1.2 Confection des graines reconstituées

Les graines reconstituées comportent une base de farine de blé tendre à laquelle est rajoutée une proportion (m/m) plus ou moins importante de farine de pois chiche. Les deux farines dans les proportions désirées sont mélangées à sec dans un mixeur (Rowenta^TM). Le mélange est hydraté par 20 % de la masse sèche d’eau distillée pour pouvoir former une pâte, façonnée en boulet- tes de la taille d’un pois chiche, qui sont ensuite séchées. La gamme des teneurs en pois chiche des graines ainsi reconstituées avec les variétés F 82150C, F 8479C et ILC 3279 était de 0, 5, 25, 50 et 75 %.

2.2.2 Infestation des graines reconstituées

Préalablement aux infestations, les graines reconstituées ont été condition- nées en enceinte (bank)^® semi-hermétique, à une humidité contrôlée de 70 % (solution saturée de NaCl), pendant 7 jours, dans le but d’homogénéiser les teneurs en eau. Pour chaque variété et chaque souche de S. oryzae, 10 couples d’adultes (sexuellement mûrs et d’âge connu) ont été placés à pondre sur 10 g de graines reconstituées pendant 8 j, période à l’issue de laquelle les adultes ont été retirés. Les tests ont été répétés quatre fois. Les essais ont été conduits dans des boîtes en plastique rectangulaires (8 x 5,5 x 2,5 cm), munies d’un couvercle grillagé permettant l’aération. L’ensemble des boîtes a été placé dans l’enceinte et l’incubation a été réalisée dans les mêmes conditions que l’essai avec les graines entières (30 °C et 80 % HR).

2.2.3 Paramètres mesurés

Les paramètres biologiques mesurés dans cette seconde partie de l’étude sur les graines reconstituées ont été : le potentiel de ponte (PP) et pourcentage de réussite de développement complet (PRDC).

2.3 Expression des résultats

Les résultats obtenus ont été traités statistiquement en utilisant le logiciel SigmaStat^TM. Pour chaque critère étudié, les moyennes arithmétiques et les intervalles de confiance ont été calculés. Les effets des divers traitements ont été analysés soit par des tests non paramétriques, comme le test de Kruskal- Wallis (qui permet de réaliser une comparaison globale des traitements et une comparaison de chaque traitement par rapport au témoin en absence de nor- malité de la distribution) soit par le test d’analyse de la variance (Anova) suivi du test de Student pour les comparaisons entre les moyennes (2 à 2), en condition de normalité.

L’étude des corrélations entre la composition du pois-chiche en macro- nutriments et les variables expliquées choisies a été réalisée par la régression linéaire multiple progressive.

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3 – RÉSULTATS

3.1 Étude sur graines entières

3.1.1 Potentiel de ponte (PP)

Aucune des cinq variétés de pois-chiche testées ne présente une résistance absolue à l’attaque des insectes (tableau 1). Les pontes de C. maculatus sont supérieures à 20 œufs par femelle quelle que soit la variété. Entre les deux éco- types de charançon du riz, la différence de potentiel de ponte est significative au seuil P < 0,05. La ponte la plus faible des charançons a été observée sur les variétés F 82150C et ILC 3279. Celle de la souche sensible (Ss), est inférieure à un œuf par femelle ; celle de la souche adaptée au pois (Sr) atteint 2,3 œufs par femelle sur la variété la plus favorable (F 8479C). La représentation graphique des données sous formes de diagramme montre une différence de cinétique de ponte entre les deux souches du charançon sur les différentes variétés (figure 1).

Figure 1

Effet de la variété de pois chiche sur les paramètres de développement (PP, PSSJ, PRCD) de deux souches du charançons S. oryzae (Sr) et de S. oryzae (Ss) après infestation controlée de cinq variétés de pois chiche.

Variétés F8479C

25 S.o (Sr) PP

S.o (Sr) PSSJ S.o (Sr) PRDC S.o (Ss) PP S.o (Ss) PSSJ S.o (Ss) PRDC 20

15 10 5

0

F8554C F9013C ILC 3279 F82150C

Effectif ou pourcentage

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Tableau 1

Effet de la variété de pois chiche sur les paramètres caractérisant la dynamique des populations de deux espèces d’insectes granivores stricts

(C. maculatus (C.m.) et S. oryzae (S.o.)).

Sr : souche capable de se développer sur graine de pois - Ss : souche normale

* Pour la signification des abréviations voir section matériel et méthodes

** Indice moyen ne faisant pas l’objet d’analyse statistique

*** Comparaison par traitement

a,b,c, d : les moyennes suivies de lettres différentes sont significativement différentes au seuil P< 0,05 (3 espèces ou souches en comparaison)

NR = valeur non représentative à cause d’effectif très faible (ns) = non significatif

Abs : Absence d’émergence.

± n (Intervalle de confiance à 95 %)

3.1.2 Indice d’implantation larvaire (IIL)

L’indice d’implantation de C. maculatus est supérieur à 0,6 sur toutes les variétés (tableau 1). L’indice d’implantation le plus faible a été relevé sur la

variétés

PARAMETRES BIOLOGIQUES Espèce

(Souche)

PP IIL

**

PSSJ PRDC TMD*** PDS(mâles) (mg/ins.)

PDS(fem.) (mg/ins.)

F 8479C

C.m. 203 ± 32,3 (a)

0,82 84,3 (ab)

69,8 (ns)

26,7 ± 0,25 (a)

3,12 ± 0,29 5,3 ± 0,195

S.o. (Sr) 23,3 ± 11,0 (b)

0,71 93,1 (ab)

68,45 (ns)

54,8 ± 3,3 (b)

1,72 ± 0,1 2,46 ± 0,18

S.o. (Ss) 3,0 ± 0,3 (c)

0,66 11,0 (c)

33,3 (ns)

55 ± 35,9 (b)

0,76 ± 0,00 Abs

F 9013C

C.m. 288 ± 33,3 (a)

0,83 96,1 (ab)

80,0 (ns)

26,3 ± 1,8 (a)

2,87 ± 0,14 5,20 ± 0,17

S.o. (Sr) 16,2 ± 1,4 (c)

0,73 76,3 (ab)

55,2 (ns)

50,9 ± 1,0 (a)

1,91 ± 0,21 2,48 ± 0,15

S.o. (Ss) 4,3 ± 0,3 (c)

1,00 7,62 (c)

6,7 (ns)

53,3 ± 31,4 0,56 ± 0,027 0,85 ± 0,08

F 82150C

C.m. 273,3 ± 27,7 (b)

0,76 94,8 (ab)

58,9 (ns)

27,7 ± 1,8 (d)

2,99 ± 0,14 5.22 ± 0,03

S.o. (Sr) 6,3 ± 1,4 (a)

0,64 30,7 (c)

7,4 (ns)

52 ± 27,7 1,13 ± 0,13 2,4 ± 0,12

S.o (Ss) 3,7 ± 0,2 (a)

0,72 100 (NR)

5,5 (ns)

49 ± 32,0 Abs Abs

F 8554C

C.m 353,7 ± 2,8 (a)

0,64 86,6 (ab)

71,8 (ns)

27,3 ± 1,0 (d)

3,14 ± 0,17 5,13 ± 0,23 S.o. (Sr) 18 ± 8,8

(a)

0,78 60,9 (ab)

53,4 (ns)

49,8 ± 3,1 1,3 ± 0,3 2,4 ± 0,15

S.o. (Ss) 0,7 ± 0,05 (a)

0,33 14,2 (c)

33,3 (ns)

55 ± 35,9 0,76 (NR) Abs

ILC 3279

C.m. 246,7 ± 41,1 (a)

0,79 92,6 (ab)

73,2 (ns)

26,6 ± 0,6 3,47 ± 0,3 4,8 ± 0,35

S.o. (Sr) 9,7 ± 1,4 (a)

0,56 44,3 (c)

25,45 (ns)

52 ± 27,7 1,56 ± 0,09 2,34 ± 0,6

S.o. (Ss) 7,7 ± 1,1 (a)

0,48 40,0 (c)

40,3 (ns)

53 ± 1,9 0,79 ± 0,043 0,8

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variété F 8554C. Chez S. oryzae, la souche sensible (Ss) présente les indices les plus faibles sur les variétés ILC 3279 et F 8554C respectivement avec 0,48 et 0,33. La souche adaptée au pois (Sr) a le meilleur indice d’implantation (0,78) sur la variété F 8554C.

3.1.3 Pourcentage de survie des stades juvéniles (PSSJ)

Chez la bruche, le taux de survie dépasse 80 % sur toutes les variétés tes- tées sans différence significative entre variétés (tableau 1). Chez l’écotype « Sr » de S. oryzae, ce pourcentage varie de 93 % sur la variété F 8479, à 31 % sur F 82150C. La différence est significative au seuil P < 0,05. Sur la souche sensible (Ss), ce critère PSSJ varie de 7,6 % sur F 9013C à 100 % sur F 82150C (ce dernier pourcentage étant sans signification car l’effectif des larves étant extrê- mement réduit, elles ont toutes effectué un développement complet).

3.1.4 Pourcentage de réussite de développement complet (PRDC)

La différence des PRDC entre les trois espèces ou souches étudiées est significatif à la probabilité de P < 0,001 (tableau 1). Chez la bruche, le taux de réussite de développement complet se situe entre 80 et 59 % selon les variétés.

Dans le cas de l’écotype Sr de S. oryzae, ce pourcentage reste élevé pour trois variétés : 68 %, 55 % et 53 %, respectivement pour les variétés F 8479C, F 9013C et F 8554C (figure 1). Il est seulement de 25 % sur ILC 3279 et de 7 % sur F 82150C. La souche sensible (Ss) affiche un pourcentage de réussite de développement complet inférieur à 50 % sur toutes les variétés. Les PRDC les plus faibles sont recensés sur les variétés F 82150C et 9013C.

3.1.5 Poids des adultes

Sur les cinq variétés testées, les femelles des trois insectes ont un poids supérieur à celui des mâles (tableau 1). La descendance de S. oryzae (Sr) issue de la variété F 82150C présente des adultes chétifs dont le poids est inférieur à celui des adultes émergents des autres variétés (2,34 mg pour les femelles et 1,13 mg pour les mâles). Les poids des adultes sont faibles également pour les variétés F 8554C et ILC 3279. Pour la souche normale de S. oryzae (Ss), toutes les variétés sont défavorables et produisent des adultes de faible poids. Pour ce critère, l’effet variétal est significatif pour les mâles de S. oryzae (Sr) à P = 0.016.

3.1.6 Durée de développement

Callosobruchus maculatus, espèce spécialisée tolérante aux substances anti-nutritionnelles contenues dans le pois chiche, présente une durée moyenne de développement inférieure à 30 jours dans les conditions de l’essai (figure 2a). Cette durée varie entre 26,3 j et 27,7 j selon les variétés. La diffé- rence entre les variétés n’est pas significative. Chez les charançons, cette durée avoisine 50 jours (figure 2b,c).

(12)

Figure 2 (a)

Effet de la variété de pois chiche sur la chronologie des émergences des adultes de C. maculatus.

Figure 2 (b)

Effet de la variété de pois chiche sur la chronologie des émergences des adultes de S. oryzae (souche Ss).

Fig. 2 (a)

0 100 200 300 400 500 600 700 800

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Durée de développement (en jours) jusqu'à l’émergence F 9013C F 8479C ILC3279 F 82150C F 8554C TMD = 50 % émergence

Effectif cumulé des émergents

Fig. 2 (b)

0 2 4 6 8 10

35 40 45 50 55 60

Durée de développement (en jours) jusqu'à l'émergence F 9013C

F 8479C ILC3279 F 82150C F 8554C

Effectif cumulé des émergences

(13)

Figure 2 (c)

Effet de la variété de pois chiche sur la chronologie des émergences de la souche de charançon, S. oryzae, adaptée au pois (Sr).

3.1.7 Indice de sensibilité

Sur la base de ce critère, la sensibilité des variétés étudiées vis-à-vis des attaques de la bruche du pois-chiche et des deux charançons est différente et permet de classer les variétés selon un indice décroissant (tableau 2). Les cinq variétés sont toutes défavorables au développement des deux souches de charançons : la souche Ss de S. oryzae montre un indice de sensibilité très faible à nul selon la variété considérée. L’indice reste inférieur à 3 pour l’écotype Sr de S. oryzae.

Tableau 2

Classement des variétés de pois chiche sur la base de l'indice de sensibilité vis-à-vis des trois espèces d’insectes granivores étudiés.

3.1.8 Teneur en protéine et en amidon

Les teneurs en protéines et en amidon des variétés varient respectivement de 21 % à 29,40 %, et de 34 % à 46 % (tableau 3). Les teneurs en amidon et en pro-

Indice de sensibilité des variétés

C.maculatus S. oryzae (Sr) S. oryzae (Ss)

1 Flip 9013C 10,67 2 Flip 8554C 10,15 3 Flip 82150C 10,09 4 ILC 3279 9,91 5 Flip 8479C 9,82

1 Flip 8479C 2,94 2 Flip 8554C 2,92 3 Flip 9013C 2,81 4 ILC 3279 1,77 5 Flip 82150C 1,15

1 ILC.3279 1,62

2 Flip 8479C ≈ 00

2 Flip 82150C ≈ 00

2 Flip 8479C ≈ 00

2 Flip 8554C ≈ 00 Fig. 2 (c)

0 10 20 30 40 50

35 40 45 50 55 60

Durée de développement (en jours) jusqu'à l'émergence F 9013C

F 8479C ILC3279 F 82150C F 8554C

Effectif cumulé des émergences

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téines les plus basses sont relevées sur la variété F 82150C. Or, cette dernière s’est avérée défavorable au développement des deux souches de S. oryzae. La recherche d’une corrélation par la régression linéaire multiple entre la composition en nutriments du pois chiche et les paramètres caractéristiques du développe- ment des souches de charançons ou de la bruche a donné un résultat négatif.

Tableau 3

Composition en macro-nutriments des variétés de pois chiche étudiées.

± n (Intervalle de confiance à 95%)

3.2 Étude sur graines reconstituées

Sur graines reconstituées composées uniquement de farine intégrale de blé tendre, les deux souches de charançons montrent les meilleures performances.

Pour les souches de S. oryzae (Ss) et (Sr), le critère PP a été mesuré à 118,25 et 92,5 et le critère PRDC à 85,83 et 82,8, respectivement (tableau 4). Chez S. oryzae, la farine de pois chiche incorporée à la farine de blé provoque une réduction du niveau des deux paramètres (PP et PRDC), quelle que soit la dose et la variété incorporée (tableaux 4 et 5). Les variétés conservent le même ordre de classement pour ces deux critères que celui obtenu sur graines entières.

Tableau 4

Effet de l’incorporation de doses croissantes de farine de pois chiche de trois variétés différentes sur le critère PP (potentiel de ponte) de deux souches

du charançon du riz, S. oryzae.

(a), (b), (c) différence significative pour l’effet variétal et doses au seuil P< 0.001 ; différence significative entre les deux souches de S. oryzae P < 0.05 (voir explication complémentaire des différences observées dans le corps du texte).

Teneur en macro- nutriments

Variétés de pois chiche

Flip 8479C Flip 9013C Flip 82150C Flip 8554C Flip ILC 3279 Protéines

(% MS) 26,71 ± 0,05 25.16 ± 0,13 21,04 ± 0,28 29,40 ± 0,13 26,42 ± 0,08 Amidon

(% MS) 45,99 ± 0,17 40,93 ± 0,03 34,65 ± 0,15 40,22 ± 0,2 43,2 ± 0,8 Ratio

Amid./Prot. 1,72 1,62 1,64 1,37 1,63

Variétés

Paramètres biologiques mesurés

Souches de S. oryzae :

« Ss » « Sr »

Taux d’incorporation de farine de pois chiche

0 % 5 % 25 % 50 % 75 % 0 % 5 % 25 % 50 % 75 % F 8479C PP (a) 118,2 66,5 63 52,5 30,25 95,2 92,5 85,2 81,8 63 F 82150C PP (b) 118,2 25,25 15 7,75 4,5 95,2 78,25 77 42,2 22,5 ILC 3279 PP (c) 118,2 26,75 4,5 5,25 3,5 95,2 66,5 63 52,5 15,8

(15)

Tableau 5

Effet de l’incorporation de farine de pois chiche en teneur croissante dans les graines reconstituées, sur le critère biologique PRDC (% réussite du développement complet) des deux souches de S. oryzae.

(a₁), (b₁), (c₁) : différence significative pour l’effet variétal et doses au seuil P < 0.004 ; différence significative entre les deux souches de S. oryzae P < 0.001 (voir explication complémentaire des différences observées dans le corps du texte)

3.3 Interprétation des résultats

Un effet entomotoxique global du pois chiche a été observé chez les deux souches de charançons. Cette toxicité est vérifiée sur graines reconstituées à composition contrôlée, dès le taux d’incorporation de 5 % dans la farine de blé.

Les résultats obtenus avec le pois chiche sont comparables à ceux obtenus par DELOBEL et al., (1993) pour l’effet toxique de la graine de pois sur le charançon S. oryzae. Ainsi, sur le témoin blé, la souche sensible (Ss) a une durée de déve- loppement (TMD) de 32 j, une mortalité de 10 % au bout de 21 j de développe- ment dans la graine et une masse des adultes (PDS) de 2,36 mg. La souche apte au développement sur le pois (Sr) a une TMD de 35 j, une mortalité de 5 % à 21 j et un PDS très inférieur, respectivement de 1,83 mg et de 1,77 mg pour la femelle et le mâle.

Dans l’élevage de masse au laboratoire sur pois cassé, il n’y a pas de cycle complet pour la souche sensible (Ss), la mortalité des adultes étant de 100 % au bout du 8^e jour. La souche Sr, apte au développement sur cette graine, a un TMD de 43 j, avec un pourcentage de mortalité de 10 %. Le PDS femelle est de 1,99 mg ; celui du mâle est de 1,84 mg.

Sur le nouveau substrat, le pois chiche, le TMD de la souche Ss de S. oryzae est de 55 j, la mortalité de 60 % après 21 j de développement, et la masse indi- viduelle des femelles et des mâles de 0,85 et 0,56 mg, respectivement. Pour la souche Sr, le TMD est de 49 j, le pourcentage de mortalité à la même date d’observation est de 5 %, et le PDS des adultes est élevé avec 2,48 et 1,91 mg pour la femelle et le mâle, respectivement.

On a montré ainsi, que la toxicité du pois chiche se manifeste chez S. oryzae, tant sur la souche sensible que sur la souche adaptée au pois. La toxicité se manifeste en priorité au niveau de l’alimentation des stades juvéniles en croissance à l’intérieur de la graine. Elle se traduit principalement par une augmentation importante de la durée du cycle de développement à l’intérieur des graines. Il en est déduit que les substances entomotoxiques du pois chiche

Variétés

Paramètres biologiques mesurés

Souches de S. oryzae

« Ss » « Sr »

Taux d’incorporation de farine de pois chiche

0 % 5 % 25 % 50 % 75 % 0 % 5 % 25 % 50 % 75 % F 8479C PRDC (a₁) 85,83 54,9 52,5 50,8 48,4 82,8 76,64 71,8 67,4 66,09 F 82150C PRDC (b₁) 85,83 29,71 24,8 13,8 16,75 82,8 53,76 47,9 43,6 41,14 ILC 3279 PRDC (c₁) 85,82 25,36 26,4 25,6 25,66 82,8 46,60 40,8 36,3 35,13

(16)

sont susceptibles de limiter sa sensibilité du pois chiche aux attaques de cha- rançons polyphages (espèces non spécialisées), même dans le cas de la souche mutante capable de faire son cycle complet sur le pois.

4 – DISCUSSION

C. maculatus, espèce spécialisée des légumineuses, manifeste une bonne performance de développement sur toutes les variétés de pois chiche, y com- pris les variétés améliorées à teneur plus réduite en substances antinutritionnelles. Tous les paramètres biologiques mesurés sur C. maculatus restent de loin très largement supérieurs à ceux obtenus avec le charançon des céréales, S. oryzae. Les variétés F 8479C et ILC 3279 se sont avérées les moins favora- bles au développement de la bruche. La variété F 9013C est la plus favorable.

En ce qui concerne l’espèce granivore S. oryzae, la lignée adaptée au déve- loppement sur pois (Sr) affiche une ponte élevée sur la variété F 8479C, mais le niveau faible du paramètre IIL révèle une difficulté d’implantation des premiers stades larvaires à l’intérieur de la graine. Par contre, les larves de cette souche

« adaptée » qui réussissent à s’implanter arrivent à terminer leur développement complet sur cette variété. À l’opposé, la variété F 8554C est caractérisé par une implantation larvaire élevée et un pourcentage de survie très bas. Il semble, dans ce cas, qu’une substance toxique par ingestion pour les larves est pré- sente à une teneur élevée dans cette variété. La variété F 9013C, malgré un effectif d’oeufs déposés et un indice d’implantation larvaire faibles, permet une survie des stades juvéniles faible, mais non négligeable. La substance entomotoxique suggérée pourrait être à une teneur beaucoup plus faible dans les graines de cette variété. À l’exception de la variété ILC 3279, les autres variétés sont défavorables à la souche normale (Ss) de S. oryzae.

Avec la souche de S. oryzae « adaptée » au pois (Sr), la variété F 8479 C paraît la plus favorable au développement (alors que c’est la moins favorable à la bruche, C. maculatus). Malgré un indice d’implantation larvaire faible, le potentiel de ponte (PP) et le taux de réussite du développement larvaire endo- gène (PSSJ) restent élevés sur cette variété. Ainsi, les larves qui réussissent leur implantation (indice IIL élevé) achèvent leur développement sans mortalité excessive. Ceci permet de faire l’hypothèse que sur cette variété, la présence de substances entomotoxiques est à une teneur inférieure à la dose létale pour les larves. Quant aux variétés F 9013C, F 82150C et ILC 3279, elles sont carac- térisées par un PP, un IIL, un PSSJ faibles : ces variétés sont défavorables au développement des stades juvéniles des deux souches de charançons.

Avec l’ensemble des variétés étudiées, les pontes des deux lignées de cha- rançons restent faibles comparée à celles de C. maculatus, avec un effectif moyen d’œufs pondus inférieur à 10 œufs pour 10 femelles. La faible ponte des femelles de charançon sur les graines de pois chiche peut s’expliquer en partie par un manque d’attractivité des graines (entières) pour les femelles de charan- çons qui ne retrouvent pas leur stimulus habituel des céréales ou de la légumi- neuse d’origine (pois-cassé dans le cas de la souche Sr). Cet effet a été

(17)

minimisé dans l’essai sur graines reconstituées partiellement à partir de farine de blé, ce qui a permis de restaurer les conditions d’une analyse statistique normale. Il est important de souligner que même si l’effet variétal n’est pas statistiquement mis en évidence sur graine entière, la représentation graphique des données sous forme de diagramme montre une tendance qui autorise le classement des variétés vis-à-vis des attaques de charançons. Les pontes des femelles de S. oryzae les plus nombreuses correspondent aux variétés conte- nant peu ou pas de substances dissuadantes (répulsives) ou antinutritionnelles dans la partie périphérique de la graine (au moment où les femelles creusent un

« trou » dans la graine pour y déposer l’œuf).

Les différences dans la distribution des effectifs des émergents des trois insectes modèles en fonction du temps sont très importantes. Le suivi dans le temps du rythme des émergences des individus adultes montre une certaine variabilité avec les variétés étudiées. Ainsi, chez C. maculatus (figure 1a), sur une période d’observation des émergences de 30 jours, résultat d’une infestation de 10 couples pendant 10 j, il a été recensé une population de plus de 400 individus adultes sur toutes les variétés, ce qui correspond à un taux d’accroissement très élevé de la population de départ. Toutefois, le rythme d’émergence varie en fonction des variétés hôtes. Les variétés peuvent être réparties selon deux groupes distincts : l’un est constitué par les variétés F 9013C, F 8554C et F 82150C, dont l’effectif de la descendance est supérieur à 500 adultes au bout d’un mois, et qui atteint même 700 adultes au bout de 35 jours pour la variété F 9013C. L’autre groupe comprend la variété ILC 3279 et la variété F 8479C, avec des effectifs moindres.

Chez la souche de S. oryzae adaptée au pois (Sr) (qui est la seule à avoir produit une descendance significative sur pois chiche), l’examen des courbes des échelonnements des émergences (figure 1 (b) et (c)) permet de séparer en deux groupes les variétés ayant un effet de « retardement/réduction » des émergences. Les variétés ILC 3279 et F 82150 produisent une très faible descendance ne dépassant pas 10 individus adultes pour 10 femelles. Le second groupe comprend les variétés F 8479C, F 8554C et F 9013C qui donnent une descendance d’adultes beaucoup plus élevée, comprise entre 2,5 et 4,5 adultes par femelle. La forme des courbes d’émergence dans le temps suggère que sur certaines variétés, les femelles de charançons ne commencent à pondre à un rythme élevé qu’après une période « d’adaptation » de quelques jours à leur nouveau substrat. Pour la souche normale (Ss), le changement de rythme de ponte est particulièrement visible avec la variété ILC 3279 (figure 2b). Avec la souche adaptée au pois (Sr), le même phénomène se produit avec la variété F 8479C (figure 2c).

Pour ce qui concerne l’influence nutritionnelle directe des deux nutriments essentiels l’amidon, les protéines, ainsi que du rapport C/N sur la variabilité de la sensibilité variétale aux attaques du charançons S. oryzae, les avis apportés par la littérature sont controversés. Ainsi, AMOS (1984) et PHILOGÈNE et al., (1988) rapportent que les teneurs élevées en protéines de 13 % à 15 % freinent le développement des insectes, ce qui serait lié à la présence de protéines non nutritives. DOBIE and KILMINSTER (1978) montrent que les céréales riches en pro- téine et en lysine ont une plus grande sensibilité aux attaques de S. Oryzae.

WICKER (1983) précise que la nature des protéines est déterminante dans le développement de cette espèce. Elle a montré que la présence de 20 % de glu- ten donne une fertilité maximale. Si nous considérons les teneurs en protéines

(18)

des variétés de pois chiche, nous constatons qu’elles sont supérieures à celle du blé, mais elles sont aussi très défavorables au développement des deux souches. Par ailleurs, les charançons ont un régime alimentaire de nature amy- lacée et de ce fait, les céréales, de par leur richesse en amidon, constituent l’aliment le plus favorable à leur développement. Les teneurs en amidon rele- vées dans les variétés de pois-chiche sont plus faibles que celles contenues dans le blé. Cependant, aucune corrélation entre les teneurs en nutriments prin- cipaux et les paramètres PP et PRCD n’a pu être établie. Ces mêmes paramè- tres (PP et PRCD) qui permettent d’évaluer l’indice de sensibilité sur graines reconstituées de façon plus précise que dans l’essai sur graine entière, ont montré des échelles de sensibilité des variétés aux attaques de S. oryzae simi- laires. Ainsi, la variété F 8479C reste la plus sensible et les variétés F 82150C et ILC 3279 les plus résistantes aux attaques des charançons. Toutefois, des niveaux de sensibilité significativement différents ont été observés entre les souches de charançon, la variété F 82150C étant finalement la plus résistante au développement et aux attaques des deux souches de S. oryzae.

5 – CONCLUSION

Les différences de sensibilité aux attaques et au développement d’espèces granivores non inféodées aux légumineuses (charançons des céréales), obser- vées entre les variétés de pois chiche cultivées en Algérie, confirme la présence de substances – contenues en plus ou moins grande quantité selon la variété considérée – contrariant ou inhibant le développement des insectes non spécia- lisés comme les charançons des céréales. Ceux-ci sont devenus maintenant des ravageurs pour les variétés « améliorées » de pois chiche. Pracros (1986) a mis en évidence que dans un aliment équilibré en nutriments, des substances antinutritionnelles sont responsables de perturbations physiologiques nutritionnelles chez l’insecte, à l’origine de modifications de croissance et de dévelop- pement, comme cela a été observé dans cette étude. La présence de substances anti-nutritionnelles de nature protéique, déjà montrée chez d’autres légumineuses (DELOBEL and GRENIER, 1993) peut expliquer la capacité réduite de développement de l’espèce S. oryzae de la lignée adaptée au développe- ment sur pois (Sr) et le très faible développement de la lignée sensible (Ss) sur les variétés de pois-chiche les plus riches en ces substances.

Malgré les sources de variation non maîtrisées dans l’essai comparatif sur graine entière, il a été montré que chez les charançons, le niveau de résistance se situe en premier lieu au niveau de la ponte : les charançons pondent très rarement dans un substrat autre que les grains de céréales (Baker, USDA Savannah, comm. pers.). Chez la souche adaptée au pois (Sr), ce facteur n’est pas décisif puisque la ponte est importante sur pois chiche. Du fait de la vie intracotylédonnaire des larves de S. oryzae dès leur éclosion, l’échec du déve- loppement juvénile est attribué à la présence de substances antinutritionnelles et toxiques de nature protéique (non nutritives), analogues à celles qui ont déjà été isolées sur le pois et qui existeraient chez beaucoup d’autres espèces de légumineuses (HOLLOWAY and SMITH, 1985 ; Delobel, comm. pers.). Sur la base

(19)

de ces données, cette étude sera approfondie par l’extraction et l’isolement de ces substances protéiques ou (peptides) dans le pois chiche en vue de caracté- riser leurs propriétés entomotoxiques sur les insectes granivores non spéciali- sés contre les attaques desquels elles pourraient entre utilisées comme méthode de lutte.

REMERCIEMENTS

La souche chinoise de S. oryzae (Sr), capable de se développer sur pois, a été gracieusement fournie par le laboratoire de biologie INSA-INRA de Lyon-Vil- leurbanne. Des remerciements particuliers sont adressés à B. Delobel, de ce même laboratoire, pour ses conseils. Ce travail a été rendu possible grâce au soutien financier du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche algérien. Il entre dans le cadre des accords bilatéraux de renouvellement de la coopération et des échanges scientifiques entre la France et l’Algérie (pro- gramme FAD). Nous remercions aussi le personnel technique du laboratoire INRA : J.M. Le Torc’h, G. Marchegay, B. Fuzeau, V. Pronier, M.F. Neveux pour leur aide précieuse au cours des expériences.

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