HDR Sciences du vivant

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HDR Sciences du vivant

Gestion agroécologique des bioagresseurs:

« Concilier pratiques et régulations naturelles »

Thierry Brévault UPR AIDA

« Agroécologie et Intensification Durable des Cultures annuelles »

Plan de la présentation

Curriculum vitae

Zoom sur quelques résultats de recherche

Projet de recherche

Perspectives

Parcours professionnel Publications Activités de formation Expertise et animation scientifique Adaptation des populations d’insectes ravageurs : la résistance aux insecticides

Implications pour l’action Contexte

Cadre d’analyse et d’action Cas d’étude

31/05/2018 HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier 2

Curriculum vitae

Parcours professionnel

1993

Mémoire de fin d’études Ecologie de la pollinisation

Montfavet

Curriculum vitae

Parcours professionnel

1994-95

Coopérant du Service National Diagnostic agronomique

Bambey

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Curriculum vitae

Parcours professionnel

1996-99

DEA et Doctorat Développement d’un système de piégeage

Saint- Pierre Montpellier

Curriculum vitae

Parcours professionnel

2001-07

Epidémiologie, génétique et biologie de la résistance aux insecticides

Garoua

Curriculum vitae

Parcours professionnel

2008-10

Adaptation des insectes aux cultures transgéniques insecticides

Tucson, AZ

Curriculum vitae

Parcours professionnel

2011-12

Animation scientifique Ecologie chimique

Montpellier

Gestion agroécologique des bioagresseurs en

Afrique de l’Ouest

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Curriculum vitae

Parcours professionnel

depuis 2013

Régulation écologique des insectes ravageurs

Gestion des insectes

d’intérêt agricole

Curriculum vitae

Expertise et champ disciplinaire

L’écologie appliquée pour la gestion intégrée des bioagresseurs

Ecologie des insectes

Action

Curriculum vitae

Publications h-index = 16

52 publications dans des revues à IF (WoS)

Synthèse

bibliométrique

170 publications (Agritrop)

Curriculum vitae

Activités de formation 5 thèses 32 Master

Encadrement d’étudiants

Formation à et par la recherche

Enseignement et transfert de compétences (> 200 h):

Master 2 UCAD Dakar, Montpellier SupAgro, ENSA Thiès Chercheurs, agents techniques (DPV, Sodécoton) et producteurs (OP)

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Curriculum vitae

Expertise et animation scientifique

Membre de Comité scientifique

Vie collective

Organisation d’ateliers et conférences (8)

Stratégies de protection des cultures:

du modèle biologique au territoire (2015)

Organisation d’ateliers et conférences (8) Groupes de travail et réseaux de recherche

Plan de la présentation

Curriculum vitae

Zoom sur quelques résultats de recherche

Projet de recherche

Conclusion et perspectives

Parcours professionnel Publications Activités de formation Expertise et animation scientifique Adaptation des populations d’insectes ravageurs : la résistance aux insecticides

Implications pour l’action Contexte

Cadre d’analyse et d’action Cas d’étude

Zoom sur résultats de recherche

Contexte

Enjeu Sécurité alimentaire

Les ravageurs : contrainte majeure à l’intensification des systèmes de production agricole

Zoom sur résultats de recherche

Contexte

Rupture des équilibres biologiques

Les limites du recours aux pesticides

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Zoom sur résultats de recherche

Contexte

Résistance des cibles

Les limites du recours aux pesticides

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

1960 1970 1980 1990 2000 2010

carbamates organophosphates cyclodienes pyrethroids DDT neonicotinoids spinosyns Bt

Zoom sur résultats de recherche

Problématique et approche

Processus d’adaptation des populations d’insectes ravageurs

Mieux comprendre les processus d’adaptation des populations d’insectes ravageurs

Perturbations environnementales

Insectes ravageurs

Evolution de résistances

• Traitements insecticides

• Cultures transgéniques insecticides

• Durabilité des systèmes de production Stratégies de prévention et de gestion

Zoom sur résultats de recherche

Problématique et approche

Diminution héréditaire de la sensibilité à un insecticide

Evolution de la résistance

RS SS SS

SS

SS SS

SS

SS SS

SS

SS SS

SS

SS SS

SS

SS SS

SS SS SS SS

SS SS

SS

SS SS

RS

SS SS

SS SS SS

SS

RS

RS SS

SS RS

RS SS

SS RS

RR RR

RS

RS RS

SS

SS SS

SS

SS RS

RR RR

RS SS

RS RR RR

RS

RS RS

SS SS RR SS

RR RR

RR

Zoom sur résultats de recherche

Problématique et approche

Des mécanismes à la gestion

Bases génétiques

de la résistance

• fréquence initiale des allèles de résistance

• nombre de gènes impliqués

• dominance

• coût associé aux gènes de résistance

Vitesse d’apparition de la résistance

Système de vie du ravageur

• traits de vie (mode de reproduction, temps de génération, gamme d’hôtes, mobilité, etc.)

• conditions biotiques et abiotiques du milieu (ressources, ennemis naturels, etc.)

Degré d’exposition aux insecticides

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Zoom sur résultats de recherche

Systèmes biologiques

Milieu hétérogène et instabilité des ressources

Déplacement des insectes sur de grandes distances ou localement selon une séquence de plante hôtes

Garoua, Nord Cameroun

Zoom sur résultats de recherche

Systèmes biologiques

Le puceron du coton, Aphis gossypii (Hemiptera, Aphididae)

A B

C D

E

Grande polyphagie Reproduction clonale Résistance

Zoom sur résultats

Puceron du coton

Diversité génétique et spécialisation écologique

gombo oseille

aubergine morelle noire

11 génotypes multilocus – races d’hôte

poivron

Cucurbitaceae

coton 1600 indvidus

génotypés (microsatellites)

Kodek Maroua Dakar Meskine

GaschigaPitoa Garoua

DjalingoBabla Boklé

coton maraîchage

Zoom sur résultats

Puceron du coton

Populations sympatriques génétiquement

différenciées (races d’hôte)

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Zoom sur résultats

Puceron du coton

Carte de résistance aux insecticides

1 10 100 1000

C9 PsP4 Auber Burk Ivo C9 PsP4 Auber Burk Ivo C9 PsP4 Auber Burk Ivo C9 PsP4 Auber Burk Ivo C9 PsP4 Auber Burk Ivo

NéonicotinoïdeCarbamateOP/profenofosOP/dimethoatePyréthrinoïde

CR (log) Matières

actives Modification cible (A302S)

Modification cible (S431F) Modification cible (super-kdr) Détoxification enzymatique

Zoom sur résultats

Puceron du coton

Traitements insecticides et compétition

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Fréquence des génotypes 14 jours après inoculation

Ivo Burk

Plants inoculés Traité

Non traité Plants voisins

**

Plants voisins **

Plants inoculés

Zoom sur résultats

Puceron du coton

Prévalence d’un génotype multi- résistant

Implications pour la gestion des pucerons en culture cotonnière

Orientation des programmes de lutte vers des interventions sur seuil.

Utilisation d’insecticides en adéquation avec la carte de résistance et sélectifs.

Prise en compte du rôle des plantes-hôtes alternatives dans la dynamique du ravageur (plantes réservoirs vs banques).

(Lepidoptera, Noctuidae)

Zoom sur résultats de recherche

Systèmes biologiques

La noctuelle du coton, Helicoverpa armigera

Grande polyphagie

Reproduction sexuée

Résistance

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Zoom sur résultats

Noctuelle du coton

Epidémiologie de la résistance

, Cleome; , maïs ;, coton; , Hyptis; , tomate

Echecs traitement

Zoom sur résultats

Noctuelle du coton

Mécanismes de résistance

Détoxification par une augmentation de la production d’estérases

Metabolic resistance

Zoom sur résultats

Noctuelle du coton

Héritabilité et coût de la résistance

Zoom sur résultats

Noctuelle du coton

Implications pour la gestion de la résistance

Exclusion temporelle des pyréthrinoïdes dans les programmes de traitement en culture cotonnière.

Orientation des programmes de lutte vers l’utilisation de seuils d’intervention (LOIC).

Prise en compte des plantes-hôtes alternatives dans la gestion du ravageur (refuges naturels).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Date

Nb chenilles sur 100 plants

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Parcelles au stade sensible

chenilles sur coton chenilles sur maïs stade sensible coton stade sensible maïs

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Zoom sur résultats de recherche

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

Les cultures GM dans le monde

Zoom sur résultats de recherche

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

La stratégie « refuges » Coton Bt

RR RR

RS

SS SS SS SS SS SS

SS SS

SS SS SS

SS

SS SS SS SS

SS

Refuge

Problème: planter des refuges!

Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM

Les refuges naturels

Cameroun 300 km Burkina N

13C/¹²C

plante C3 plante C4 gossypol coton autre plante

C3

Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

Rôle des refuges naturels?

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Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

Rôle des refuges naturels?

p0Cry2Ab = 0.0033

DLC Cry2Ab=0.5 DLC Cry2Ab=0.1

Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

L’empilage: limites du coton Bt à deux toxines

Redundant killing factor

Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

Des refuges dans les semences?

Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

Leçons du terrain : les refuges

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Zoom sur résultats

Gestion de la résistance au coton GM insecticide

Implications pour la gestion de la résistance

Evaluer le besoin de refuges structurés avant même l’implantation de cultures GM.

S’assurer d’une production soutenue des toxines par la plante tout au long du cycle de culture.

Séparer les refuges de la culture GM.

S’assurer de la pureté variétale de la culture GM.

Zoom sur résultats

Organisation du paysage et flux

Le paysage comme mosaïque d’habitats

Plan de la présentation

Curriculum vitae

Zoom sur quelques résultats de recherche

Projet de recherche La biodiversité au service de la régulation des bioagresseurs

Conclusion et perspectives

Parcours professionnel Publications Activités de formation Expertise et animation scientifique Adaptation des populations d’insectes ravageurs : la résistance aux insecticides

Implications pour l’action Contexte

Cadre d’analyse et d’action Cas d’étude: la MEM

Le projet

Contexte

Perte d’habitats pour la biodiversité fonctionnelle

La simplification des paysages agricoles La biodiversité au service de la

régulation des bioagresseurs

Des écosystèmes cultivés

plus sensibles aux ravageurs

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Le projet

Contexte

Modification des interactions entre espèces

Les invasions biologiques

La biodiversité au service de la

régulation des bioagresseurs Le projet

Problématique

Sensibilité des agroécosystèmes aux ravageurs

Mieux comprendre les processus écologiques et évolutifs au sein des agroécosystèmes

… pour en prévenir ou en gérer l’évolution dans des systèmes de production agricole adaptés.

Agroécosystèmes

• Erosion de la biodiversité et rupture des équilibres

• Evolution de résistance des cibles vis-à-vis des pesticides

• Emergence de nouveaux ravageurs Perturbations

environnementales

• Pratiques agricoles

• Invasions biologiques

• Changement climatique

Stratégies de gestion

• des ravageurs

• de la biodiversité fonctionnelle

La biodiversité au service de la régulation des bioagresseurs

Le projet

Enjeu

Produire autrement

Produire plus, produire mieux

La biodiversité au service de la

régulation des bioagresseurs Observer autrement

L’écosystème

Du modèle biologique au système écologique

Les régulations naturelles

Ennemis naturels

Ravageurs

Ressources

Diagnostic moléculaire (barcoding, NGS)

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Observer autrement

Le paysage

Une approche systémique

Les habitats et les flux

Ravageurs

Ressources Paysage

Télédétection, SIG, biotracking

Observer autrement

Le paysage

Une approche systémique

Les habitats et les flux

Observer autrement

Le socio- agroéco- système

Une démarche participative pour rendre visible les services

Les acteurs du territoire

Ravageurs

Ressources Paysage

Pratiques

Plateformes de modélisation

Agir autrement

Du champ au territoire

Des paysages fonctionnels localement co-conçus

Vers une gestion territoriale des ravageurs et des services de régulation écologique (biodiversité)

Pratiques

Paysage

Action

Régulations naturelles Solutions de

biocontrôle

Aménagement des habitats

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Cas d’étude: la MEM

Contexte

Le mil:

céréale de base dans le bassin arachidier du Sénégal

Cas d’étude: la MEM

Contexte

Une forte variabilité des dégâts entre parcelles

La mineuse de la chandelle de mil Heliocheilus albipunctella (Lepidoptera, Noctuidae)

B

Monophage, univoltine

30-95% d’épis infestés - 2-20% de perte en grain

larve (23-29 j) diapause

dans le sol adulte (400 w)

œufs (3-4 j) saison

sèche saison des pluies

Cas d’étude: la MEM

Hypothèse 1

Impact, diversité et structure des communautés d’ennemis naturels

Les ennemis naturels

Cas d’étude: la MEM

Hypothèse 2

Champs de case vs champs de brousse Date de levée Densité

Le milieu (ou l’état du peuplement) modulo les

pratiques

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Cas d’étude: la MEM

Hypothèse 2

Complexité du paysage et ennemis naturels Concentration des ressources

Le paysage: habitats semi-naturels et ressources

Cas d’étude: la MEM

Hypothèse 3

Rendre les services écosystémiques

« visibles »

L’utilisation des ressources par les acteurs interagit avec les propriétés du paysage recherchées

1.

Trajectoire des paysages et mode de gestion des ressources

Ressources

Acteurs

Cas d’étude: la MEM

Approche

Vers la conception de paysages multifonctionnels

Stratégies

4.

Co-conception de paysages multifonctionnels

3.

Structure des réseaux trophiques et contrôle biologique

•analyse d’images

•enquêtes

•plan d’échantillonnage

(réseau de parcelles )

2.

Déterminants de l’incidence du ravageur et de la régulation naturelle

Ennemis naturels

Ravageurs •observations in situ

•BSI: plantes sentinelles

•enquêtes sur les pratiques

•montage d’une base de référence

•diagnostic moléculaire (prédation

et parasitisme)

•analyse de motifs

•modèle multi-agent

spatialement explicite

•jeux de rôles

agriculteur / parcelle Exemples d’interactions

parcelle / ravageur arbres / ennemis naturels climat (eg pluie) / ravageur

Premiers résultats

La régulation écologique

Biodiversité et régulation écologique des ravageurs

•

augmente avec la diversité du paysage et l'abondance des arbres.

•

plus importante dans les champs de case.

Effect of landscape diversity and crop management on the control of the millet head miner, Heliocheilus albipunctella (Lepidoptera: Noctuidae) by natural enemies Valérie Soti, Ibrahima Thiaw,, Ahmadou Sow, …, Thierry Brévault

BSI

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Premiers résultats

Les ennemis naturels

Des candidats pour le contrôle biologique

•

Base de données de référence (séquences et mini-codes-barres).

•

Reconstitution du réseau trophique à partir du diagnostic moléculaire (metabarcoding) du parasitisme et de la prédation.

Copidosoma primulum Schoelandella sahelensis

Trichogrammatoidea armigera

Premiers résultats

Les oiseaux et chauves- souris

Du rôle des vertébrés insectivores

•

Prédation des papillons (effet sur l’infestation des épis en œufs)

•

Prédation des larves (effet non significatif sur les dégâts)

•

Importance des arbres dans le paysage

Premières difficultés

Un temps d’avance

Financements en interne

•

Financement des projets de recherche

lourdeur des dispositifs

temporalité processus vs projet de recherche

« peu de chances de résultats spectaculaires » Complexité vs variabilité vs généricité des résultats?

Premières difficultés

Quels bénéfices?

Re-conception des systèmes de cultures et des paysages

•

Opérationnalisation des résultats

perception et représentation des acteurs reconception des systèmes de culture et des paysages gestion territoriale et collective

Seignobos (2017)

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Composer l’action

Entre substitution et convergence avec l’approche systémique

Pratiques

Paysage

Action

Régulations naturelles Solutions de

biocontrôle

Aménagement des habitats

Solutions de biocontrôle

(Aulagnier et al. 2017)

Solutions de biocontrôle

De nouveaux chantiers

Interactions plante-insecte

L’induction de défenses naturelles des plantes

Solutions de biocontrôle

De nouveaux chantiers

Interactions plante-insectes

Dissuasion de ponte chez Helicoverpa armigera

* * * *

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0 4 8 12 16 32

Ai

Days post topping

Solutions de biocontrôle

De nouveaux chantiers

Recrutement d’ennemis naturels

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Non écimé non traité

Ecimé non traité

Non écimé traité

Ecimé traité Taux de

prédation

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Solutions de biocontrôle

De nouveaux chantiers

Réponse à des COVs typiques de l’écimage

Solutions de biocontrôle

De nouveaux chantiers

Interactions plante-plante

Surproduction de gossypol

Et communication plante-plante…

(Grandi et al., non publié)

Solutions de biocontrôle

De nouveaux chantiers

Interactions insecte-insecte

L’entomovection

Technologie de contrôle de maladies ou de ravageurs basées sur la transmission de biocides par des insectes

Pest-free fruit

Auto-dissémination de biopesticides Transmission par mouches stériles (3 en 1)

Abeille: sentinelle de l’environnement

De nouveaux chantiers

Des ouvrières agricoles à protéger

DE Gestion et ressources apicoles

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