Régulation du nombre de reines chez la fourmi d'Argentine Iridomyrmex humilis (Hymenoptera: Formicidae)

Chez la fourmi d'Argentine Iridomyrmex humilis (Mayr), les ouvrières exécutent environ 90% des reines durant la période précédant la production de nouveaux sexués. Un tel comportement n'avait jamais été décrit chez d'autres espèces de fourmis. Ces exécutions ne dépendent ni du poids, ni vraisemblablement de la fécondité des reines. De plus, comme presque toutes les reines sont âgées de moins d'un an au moment des exécutions, il est aussi peu probable que les exécutions soient liées à l'âge des reines. Ces exécutions de reines représentent une perte estimée à environ 8% de la biomasse des sociétés.

Division of labor in insect societies : genetic components and physiological regulation

The shift from solitary to social organisms constitutes one of the major transitions in evolution. The highest level of sociality is found in social insects (ants, termites and some species of bees and wasps). Division of labor is central to the organization of insect societies and is thought to be at the root of their ecological success. There are two main levels of division of labor in social insect colonies. The first relates to reproduction and involves the coexistence of queen and worker castes: while reproduction is usually monopolized by one or several queens, functionally sterile workers perform all the tasks to maintain the colony, such as nest building, foraging or brood care. The second level of division of labor, relating to such non-reproductive duties, is characterized by the performance of different tasks or roles by different groups of workers. This PhD aims to better understand the mechanisms underlying division of labor in insect societies, by investigating how genes and physiology influence caste determination and worker behavior in ants. In the first axis of this PhD, we studied the nature of genetic effects on division of labor. We used the Argentine ant Linepithema humile to conduct controlled crosses in the laboratory, which revealed the existence of non-additive genetic effects, such as parent-of-origin and genetic compatibility effects, on caste determination and worker behavior. In the second axis, we focused on the physiological regulation of division of labor. Using Pogonomyrmex seed- harvester ants, we performed experimental manipulation of hibernation, hormonal treatments, gene expression analyses and protein quantification to identify the physiological pathways regulating maternal effects on caste determination. Finally, comparing gene expression between nurses and foragers allowed us to reveal the association between vitellogenin and worker behavior in Pogonomyrmex ants. This PhD provides important insights into the role of genes and physiology in the regulation of division of labor in social insect colonies, helping to better understand the organization, evolution and ecological success of insect societies. - L'une des principales transitions évolutives est le passage de la vie solitaire à la vie sociale. La socialité atteint son paroxysme chez les insectes sociaux que sont les fourmis, les termites et certaines espèces d'abeilles et de guêpes. La division du travail est la clé de voûte de l'organisation de ces sociétés d'insectes et la raison principale de leur succès écologique. La division du travail s'effectue à deux niveaux dans les colonies d'insectes sociaux. Le premier niveau concerne la reproduction et implique la coexistence de deux castes : les reines et les ouvrières. Tandis que la reproduction est le plus souvent monopolisée par une ou plusieurs reines, les ouvrières stériles effectuent les tâches nécessaires au bon fonctionnement de la colonie, telles que la construction du nid, la recherche de nourriture ou le soin au couvain. Le second niveau de division du travail, qui concerne les tâches autres que la reproduction, implique la réalisation de différents travaux par différents groupes d'ouvrières. Le but de ce doctorat est de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de la division du travail dans les sociétés d'insectes en étudiant comment les gènes et la physiologie influencent la détermination de la caste et le comportement des ouvrières chez les fourmis. Dans le premier axe de ce doctorat, nous avons étudié la nature des influences génétiques sur la division du travail. Nous avons utilisé la fourmi d'Argentine, Linepithema humile, pour effectuer des croisements contrôlés en laboratoire. Cette méthode nous a permis de révéler l'existence d'influences génétiques non additives, telles que des influences dépendantes de l'origine parentale ou des effets de compatibilité génétique, sur la détermination de la caste et le comportement des ouvrières. Dans le second axe, nous nous sommes intéressés à la régulation physiologique de la division du travail. Nous avons utilisé des fourmis moissonneuses du genre Pogonomyrmex pour effectuer des hibernations artificieHes, des traitements hormonaux, des analyses d'expression de gènes et des mesures de vitellogénine, ce qui nous a permis d'identifier les mécanismes physiologiques régulant les effets maternels sur la détermination de la caste. Enfin, la comparaison d'expression de gènes entre nourrices et fourrageuses suggère un rôle de la vitellogénine dans la régulation du comportement des ouvrières chez les fourmis moissonneuses. En détaillant les influences des gènes et de la physiologie dans la régulation de la division du travail dans les colonies d'insectes sociaux, ce doctorat fournit d'importantes informations permettant de mieux comprendre l'organisation, l'évolution et le succès écologique des sociétés d'insectes.

La fourmilière des fourmis des bois

Parmi les constructions réalisées par les insectes dans les régions tempérées, les fourmillières des fourmis des bois sont parmi les plus spectaculaires. Pour abriter leurs sociétés, les fourmis des bois (Formica sous-genre Formica, groupe rufa) construisent de grands dômes de matériel végétal sec (aiguilles de conifères, brindilles, tiges de graminées...). Selon les espèces, le milieu colonisé et la nature des matériaux disponibles, la forme et la taille du nid peuvent varier, mais la fonction reste toujours la même : assurer un abri pour les fourmis et un climat favorable pour le développement de leur couvain (oeufs, larves et nymphes). Grâce à des expériences menées dans le Jura suisse, nous décrivons dans cet article quelques aspects importants de la dynamique de la construction de la fourmillière chez Formica paralugubris. Nous présentons en outre en introduction un historique des précurseurs qui se sont intéressés aux fourmillières et un survol des connaissances acquises jusqu'à nos jours.

Attraction of the sexes in Formica lugubris Zett (Hymenoptera, Formicidae)

Sexuals of Formica lugubris fly to mating places, where females attract males by using a sex pheromone. Females collected on the nest surface before departing on a mating flight are much less attractive than those collected on the mating place after the mating flight, suggesting that the mating flight triggers the release of the sex pheromone. Olfactory cues are essential for males to locate females while they patrol. Males probably use visual cues to locate females once they have alighted nearby them. Males are also attracted by aggregations of other males on the ground, probably because one or several females are likely to be close to male aggregations.

Conflict and co-operation in ant societies

Cette thèse se propose d?étudier les forces évolutives qui influencent la bal- ance entre coopération et conflit. Deux exemples sont analysés en détail, les sociétés d?insectes et l?association entre la fourmi Formica exsecta et son sym- bionte intracellulaire Wolbachia. Chacune de ces deux associations animales est caractérisée par la coexistence de coopération et de conflit. Les colonies d?insectes sociaux sont un exemple typique de coopération. Néanmoins, la détermination haplodiploïde du sexe crée des apparentements asymétriques entre les membres de la colonie qui se traduisent par des con- flits entre reines et ouvrières. Un des conflits les plus importants porte sur le sexe-ratio, l?investissement optimal en sexués males et femelles étant équilibré pour la reine, mais biaisé en faveur des femelles pour les ouvrières. Jusqu?ici, les modèles étudiant ce conflit se basaient uniquement sur les asymétries d?ap- parentement. La première partie de cette thèse (Chapitres 1 et 2) propose d?introduire dans des modèles de sexe-ratio les mécanismes proximaux utilisés par les deux parties pour influencer le sexe-ratio. Ces mécanismes, par leurs ef- fets négatifs sur la productivité de la colonie, peuvent entraîner des déviations importantes du sexe-ratio par rapport à la valeur prédite par des modèles clas- siques. De plus, la prise en compte de ces mécanismes nous permet d?étudier dans quelle mesure les parties opposées sont sélectionnées pour influencer le sexe-ratio. Enfin, les modèles génèrent des prédictions quant à l?issue du con- flit, c?est-à-dire un compromis où reines et ouvrières partagent le contrôle de l?investissement. La seconde partie du travail porte sur l?infection de la fourmi Formica ex- secta par le symbionte cytoplasmique Wolbachia. Ce symbionte, présent chez un grand nombre d?espèces d?Arthropodes, est transmis maternellement. Afin de se répandre dans la population d?hôtes, Wolbachia manipule la physiolo- gie reproductive de l?organisme qui l?abrite. Le Chapitre 3 décrit une étude consacrée aux variations du sexe-ratio produit dans des colonies de fourmis? en fonction de la présence ou de l?absence de Wolbachia. Le Chapitre 4 étudie l?association entre les lignées du symbionte et les haplotypes mitochondriaux des hôtes. L?étude de l?association entre les deux éléments maternellement transmis est d?un intérêt particulier chez Formica exsecta car le taux de migra- tion femelle très faible engendre une forte strucure génétique mitochondriale.

Etude systématique, cladistique et biogéographique des Baetidae (Ephemeroptera) de Madagascar

Les Ephéméroptères constituent un ordre très archaïque d?insectes ailés, comprenant un nombre réduit d?espèces (actuellement environ 2500 espèces). Les larves sont aquatiques; la durée de ce stade est en général d?une année. Le stade adulte est par contre extrêmement bref: de quelques heures à quelques jours. La fonction quasi unique de ce stade est la reproduction. Par sa superficie, Madagascar est la quatrième île du monde. Elle est située dans la partie occidentale de l?Océan Indien à plus de 300 km de la côte africaine. Madagascar faisait partie du super-continent Gondwana. Elle s?est séparée de l?Afrique (-165 M.a.), puis a migré vers le Sud (-125 M.a.) avant de se détacher du sous-continent indien (-65 M.a.). La connaissance des Ephéméroptères malgaches était, jusqu?à très récemment, extrêmement limitée. Grâce au programme Biodiversité et biotypologie des eaux continentales malgaches, lancé conjointement par l?ORSTOM (actuel IRD, France) et le CNRE (Madagascar), un inventaire à large échelle de la macrofaune benthique malgache a été entrepris. La systématique de plusieurs familles d?Ephéméroptères (Tricorythidae, Polymitarcyidae, Palingeniidae,?), ainsi que d?autres groupes d?invertébrés (Trichoptères, Simuliidae, macrocrustacés) a fait l?objet d?études approfondies. La présente étude consistue un des volets de ce programme. Jusqu?au milieu des années 1990, seules quatre espèces valides appartenant à trois genres différents étaient décrites de Madagascar. En 6 ans, ce ne sont pas moins de 25 articles qui sont consacrés à la systématique des Baetidae, permettant de décrire 50 espèces et 8 genres nouveaux. La faune malgache des Baetidae compte actuellement 22 genres et 54 espèces. Malgré sa taille, Madagascar possède une richesse, tant générique que spécifique équivalente à celle d?un continent. Notre connaissance des Baetidae est suffisamment avancée pour mener une étude cladistique et biogéographique. La reconstruction phylogénétique a permis de mettre en évidence cinq lignées principales à Madagascar et de préciser, pour chacune d?elles, les genres inclus et les caractères propres. La faune des Baetidae malgaches présente un taux d?endémicité très élevé: 53 des 54 espèces et un tiers des genres sont endémiques. Elle montre des affinités extrêmement fortes avec la faune africaine, puisque 90% des genres présents à Madagascar ou en Afrique ont une répartition strictement restreinte à cette région. Les autres composantes, notamment orientales et océaniennes, sont négligeables; ces régions n?ont en commun avec Madagascar qu?un nombre restreint de genres cosmopolites. Ces affinités sont en contradiction avec les données géologiques de la dislocation du Gondwana. Plusieurs explications peuvent être données pour résoudre cette contradiction. La plus vraisemblable est que le pouvoir de dispersion des Ephéméroptères, et des Baetidae en particulier, est nettement sous-estimé. L?étude des faunes des îles volcaniques récentes, telles que les Comores, démontre clairement que les Baetidae sont capables de dispersion sur une distance de plus de 300 km. Il est donc possible d?envisager une colonisation de Madagascar à partir de l?Afrique continentale postérieure à la séparation des deux plaques. Nous avons établi des scénarios retraçant l?histoire biogéographique de chacune des cinq lignées. Pour quatre d?entre elles, l?Afrique continentale est le centre d?origine. La cinquième lignée aurait une origine paléarctique; l?Afrique représenterait un centre secondaire de spéciation. Ces lignées auraient secondairement colonisé Madagascar à partir de l?Afrique continentale. Ce travail ouvre donc d?importantes perspectives. Il rend possible l?utilisation à un niveau générique, voire spécifique, des Baetidae pour des travaux de faunistique ou d?écologie, en particulier pour des études liées à la dégradation de la qualité de l?eau. Il devrait également pouvoir servir de base pour l?étude et la compréhension des phénomènes de dispersion et colonisation dans les îles et archipels de l?Ouest de l?Océan Indien.<br/><br/>Mayflies (Ephemeroptera) are among the oldest known flying insects and encompass a very small number of species (ca 2500 species). Larvae are strictly freshwater inhabitants; this stage lasts generally one year. The imaginal stage is extremely short, from few hours to few days, and is devoted almost entirely to reproduction. Madagascar is the fourth largest island in the world by area. It is situated in the western part of the Indian Ocean, at a distance of more than 300 km from the African coast. Madagascar belonged to Gondwana. It was first separated from the African plate (-165 M.y.), then moved to the South (-65 M.y.), before the break-off with the Indian plate (-65 M.y.). Knowledge of the Malagasy mayflies was until recently extremely poor. The program Biodiversity and Biotypology of Malagasy Freshwaters, jointly run by the French ORSTOM and the Malagasy CNRE, began a global survey of the freshwater macroinvertebrates. The systematics of several mayfly families (Tricorythidae, Polymitarcyidae, Palingeniidae,?), and other invertebrate groups (Caddisflies, Blackflies,?) was the subject of ground studies. Our present study is one part of this global program. Until the middle of the nineties, only four baetid species belonging to three different genera had been described from Madagascar. During the last six years, 25 papers were dedicated to the systematics of the Baetidae, allowing the description of 50 new species and 8 new genera. The Malagasy fauna encompasses now 22 genera and 54 species. Despite its size, Madagascar has the same diversity, at specific and generic level, as a continent. Our knowledge of the Baetidae is sufficient to perform a cladistic and biogeographical study. Our phylogenetic reconstruction allows us to propose five main lineages and to indicate, for each of them, the genera included and their features. The Malagasy fauna of Baetidae possesses a high level of endemicity: 53 of the 54 species and one third of the genera are endemic. It shows extremely strong affinities with the African fauna, as more than 90% of the genera present in Madagascar or in Africa have a distribution restricted to this area. Other components, especially Oriental and Oceanian, are negligible. These areas share with Madagascar only a few widespread genera. These African affinities are in contradiction with the geological events, especially the break-off history of Gondwana. Some explanations can be given to solve this contradiction. The most likely is that the dispersal power of the mayflies, especially of the Baetidae, is greatly underestimated. The study of recent volcanic islands, particularly of the Comoros, clearly demonstrates that the Baetidae are able to disperse over more than 300 km. Consequently, a colonisation by the Baetidae, of Madagascar from the continental Africa, after the break-off must be considered as possible. We have established scenarios explaining the biogeographical history of each of the five lineages. For four of them, Africa has to be regarded as the centre of origin. The fifth lineage probably has a Palearctic origin; Africa should be considered as a secondary centre of speciation. These lineages should have secondarily colonised Madagascar from continental Africa. This work opens up new perspectives. It allows the use of the Baetidae for faunistic and ecological studies, especially for problems related to water quality. It must be also considered as a first step for understanding the dispersion and colonisation of the islands of the western part of the Indian Ocean.

Nimfes d’Efemeròpters del Llobregat i del Besòs. Guia d’identificació dels gèneres i de les espècies més comunes

Aquesta és la primera guia d'identificació de la col∙lecció i es dedica als Efemeròpters (INSECTA: EPHEMEROPTERA). Els gèneres i grups d’espècies inclosos ala guia són aquells que de forma més freqüent hem trobat ens els estudis querealitzem en el marc del programa “Estudis de la Qualitat Ecològica dels Rius de laProvíncia de Barcelona”. Aquest programa fou una iniciativa promoguda per laDiputació de Barcelona mitjançant la seva Oficina Tècnica d'Acció Territorial del'Àrea de Territori i Sostenibilitat. La major part de les fotografies corresponenexemplars recol∙lectats el 2012 a les parts altes del riu Llobregat i els seus afluentspels membres del nostre grup de recerca, tot i que en alguns casos s’han examinatles mostres històriques.

Nimfes d’Efemeròpters del Llobregat i del Besòs. Guia d’identificació dels gèneres i de les espècies més comunes

Aquesta és la primera guia d'identificació de la col∙lecció i es dedica als Efemeròpters (INSECTA: EPHEMEROPTERA). Els gèneres i grups d’espècies inclosos ala guia són aquells que de forma més freqüent hem trobat ens els estudis querealitzem en el marc del programa “Estudis de la Qualitat Ecològica dels Rius de laProvíncia de Barcelona”. Aquest programa fou una iniciativa promoguda per laDiputació de Barcelona mitjançant la seva Oficina Tècnica d'Acció Territorial del'Àrea de Territori i Sostenibilitat. La major part de les fotografies corresponenexemplars recol∙lectats el 2012 a les parts altes del riu Llobregat i els seus afluentspels membres del nostre grup de recerca, tot i que en alguns casos s’han examinatles mostres històriques.

Courtship and mating behaviour of the Mediterranean corn borer, Sesamia nonagrioides (Lepidoptera: Noctuidae)

Se describe la secuencia de cortejo y apareamiento de machos y hembras de Sesamia nonagrioides (Lefèbvre) en el laboratorio. Esta secuencia no varió en presencia o ausencia de plantas de maíz. Se estudió la capacidad de atracción de un sexo sobre el otro atando el individuo de un sexo y dejando libre al complementario. La secuencia de cortejo y apareo de las hembras atadas fue la misma que la de las no atadas, pero los machos atados permanecieron absolutamente inactivos. La edad de los adultos (1 día versus 2 días) no afectó al porcentaje de apareamiento. Se encontraron diferencias en la hora del inicio de la llamada de las hembras y en la edad de las hembras en la primera llamada entre la población estudiada y lo descrito para una población griega, diferencias que podrían estar relacionadas con el origen geográfico. Se discute el papel de los penachos abdominales de los machos en el vuelo de cortejo, rechazándose que estimulen el comportamiento de llamada de las hembras o que las atraigan. Cuando no se aplicaron feromonas, el porcentaje de apareamiento en el laboratorio o en el campo no varió cuando aumentó la densidad de la población. Sin embargo, en los campos en que se aplicó confusión sexual, el porcentaje de apareamiento aumentó al aumentar la densidad de adultos. En la discusión se aportan algunas consecuencias para la investigación de la composición de las feromonas y su uso para el seguimiento de plagas y el control mediante confusión sexual.

Background, current status and future prospects of transgenic crop plant development

Les plantes transgèniques són una part integral de l’agricultura contemporània. Durant l’any 2006 més de noranta milions d’hectàrees de plantes transgèniques van ser cultivades en vint-i-un països. Des de la comercialització de la primera planta transgènica el 1996 els nivells d’adopció d’aquests cultius han augmentat anualment amb percentatges de dos dígits. El desenvolupament i la comercialització de les plantes transgèniques van lligats estretament al comerç mundial, a la globalització, a la disponibilitat de suficient menjar, a la protecció del medi ambient i del consumidor i a la propietat intel·lectual. En aquest article exposem els avenços més recents i les tendències actuals en el desenvolupament dels cultius transgènics i de la seva utilització. També ens fem ressò d’alguns assumptes no científics que s’han de solucionar abans que aquests cultius arribin al màxim del seu potencial, proporcionant una agricultura més sostenible i ecològica. Finalment, ressaltarem la importància de com les plantes transgèniques poden contribuir en la disponibilitat de menjar i en la millora de la pobresa en els països en vies de desenvolupament.

Short communication. Mutual pheromone antagonism in two sympatric corn borers, Sesamia nonagrioides and Ostrinia nubilalis, under field conditions

In previous studies, we demonstrated cross-antagonism in pheromone perception between pheromone componentsof the two corn (Zea mays L.) borers Sesamia nonagrioides Lefèbvre (Lepidoptera: Noctuidae) and Ostrinia nubilalis (Hübner) (Lepidoptera: Crambidae) in the laboratory and in the field. The two pheromone components identified as responsible for this cross-antagonism were Z 11-16:Ald, a minor component of S. nonagrioides pheromone, and Z 11-14:Ac, the main component of the pheromone of the Z-strain of O. nubilalis, which inhibited the response of O. nubilalis and S. nonagrioides, respectively. Here, we study this antagonism phenomenon in the field by air permeation of maize plots with each of the two components separately and measurement of mating in caged couples of the two corn borers on treated and untreated plots during three years. A significant reduction in mating rates was observed on the permeated plots: 7% for S. nonagrioides and 12% for O. nubilalis. When dispenser charges (200 ng) were increased by 50% and 75% in the third year, no decrease in mating rates was recorded at either of the increased concentrations. On the other hand, the use of large cages resulted in an increase of 8% to 12% in the percentage of unmated females in each of the two corn borers suggesting that at more realistic field corn borer densities, 0,1 couples/plant instead of the 2 couples/plant used in this experiment, cross-antagonism in the two corn borers could be higher than that recorded in small cages.

Estrategias de lucha integrada de plagas en cultivo de peral y manzano

Existen numerosos métodos de control registrados en España para el control integrado de plagas en frutales de pepita, entre los que destacan el control químico, con insecticidas de prácticamente cualquier grupo, control microbiano, a base de un virus específico, y control mediante feromonas (confusión sexual). En cuanto al control biológico, aunque tiene numerosos enemigos naturales, su acción es muy limitada. La confusión sexual es el método preferible en un programa de control integrado.