Etude sur l’apprentissage chez Tetranychus urticae : Adaptation à de nouvelles plantes hôtes pour la survie et l’oviposition

Résumé Aujourd’hui, notre monde est confronté à de grands bouleversements écologiques, comprenant le réchauffement climatique, et beaucoup d’organismes sont susceptibles de faire face à des changements rapides dans leur environnement. La plasticité comportementale, et en particulier les mécanismes d'apprentissage chez les animaux, jouent sans doute un rôle majeur (voire central) comme mécanisme d'adaptation rapide et dans la théorie de l'évolution, mais jusqu’à présent les biologistes s'y sont peu intéressés. Ce mémoire à pour but d’apporter une contribution dans l’étude de ces processus d’apprentissage, comprenant l’innovation comportementale, chez les arthropodes phytophages. L'organisme modèle est un acarien (Tetranychus urticae) qui est une des pestes majeures en agriculture au niveau mondial, et les résultats qui découlent de cette étude pourraient être utile à une meilleure gestion de cette espèce dans nos champs, serres, .... Ce projet a pour but d’évaluer l’importance de l’apprentissage sur l’adaptation rapide des populations à un type de changement environnemental : les changements en disponibilité de plantes hôtes pour la survie et pour l’oviposition. Nous investiguons également l’effet de la plante hôte à coloniser en utilisant le maïs (Zea mays) et la tomate (Solanum lycopersicum) en tant que tests à l’innovation. Aussi, les expériences ont été menées pour des populations consanguines et non consanguines, ce qui nous a permis d’évaluer l’effet de la consanguinité sur les performances de colonisation et sur la capacité d’apprentissage. Nous plaçons des femelles de T.urticae une (capacité innée) ou deux (apprentissage) fois dans un set up de colonisation et nous mesurons le taux de mortalité, le taux de ponte et le taux de colonisation. Les hypothèses sont ; 1) Si T.urticae est capable d’apprendre et d’innovation comportementale, et que cet apprentissage est adaptatif, alors nous devons nous attendre à observer une meilleure performance dans la survie et l’oviposotion pour des femelles expérimentées ; 2) Si la capacité à innover au niveau comportemental n'est pas due à la diversité génétique des populations, alors on s’attend à ce que des populations consanguines (faiblement diversifiées génétiquement) aient en moyenne une capacité d’innovation comportementale similaire à des populations diversifiées génétiquement. 3) S’il y a un effet de la plante hôte, alors nous devons nous attendre à ce qu’il y ait des différences dans le nombre d’oeufs pondus et le taux de mortalité (survie) entre plante hôte. Les résultats montrent que l’apprentissage, la consanguinité et la plante hôte ont un effet sur l’oviposition. La consanguinité et la plante hôte ont un effet sur la colonisation, et la plante hôte seule a un effet sur la survie. Le moins d’oeufs pondus étant observés pour les femelles expérimentées, consanguines et dont la plante hôte à coloniser était le maïs. La colonisation de la plante hôte étant moins importante pour les femelles consanguines et quand la plante hôte à coloniser était le maïs. La survie étant moindre sur le maïs et la tomate par rapport au contrôle (haricot). Cependant, au vu de nos résultats, il est difficile de dire si les effets de l’apprentissage et de la consanguinité impactent négativement ou positivement la performance de colonisation en milieu naturel. Abstract Nowadays, our world is facing major ecological problems, including global warming, and many organisms are likely to face rapid changes in their environment. Behavioural plasticity, and in particular learning mechanisms in animals, undoubtedly play a major (even central) role as a mechanism for rapid adaptation and in the theory of evolution, but so far biologists have shown little interest in it. The aim of this thesis is to contribute to the study of these learning processes, including behavioural innovation, in phytophagous arthropods. The model organism is a mite (Tetranychus urticae) which is one of the major pests in agriculture worldwide, and the results of this study could be useful for a better management of this species in our fields, greenhouses, ... The aim of this project is to assess the importance of learning about the rapid adaptation of populations to one type of environmental change: changes in host plant availability for survival and oviposition. We are also investigating the effect of the host plant using maize (Zea mays) and tomato (Solanum lycopersicum) as tests for innovation. Also, the experiments were conducted for inbred and non-inbred populations, which allowed us to evaluate the effect of inbreeding on colonization performance and learning ability. We place females of T.urticae once (innate ability) or twice (learning ability) in a colonisation set up and measure mortality rate, egg laying rate and colonisation rate. The hypotheses are; 1) If T.urticae is capable of learning and behavioral innovation, and that this learning is adaptive, then we should expect to observe better performance in survival and oviposotion for experienced females; 2) If the capacity for behavioral innovation is not due to the genetic diversity of populations, then inbred populations (with low genetic diversity) are expected to have on average a similar capacity for behavioral innovation as genetically diverse populations. 3) If there is a host plant effect, then we should expect differences in the number of eggs laid and mortality (survival) between host plants. The results show that learning, inbreeding and host plant have an effect on oviposition. Inbreeding and the host plant have an effect on colonization, and the host plant alone has an effect on survival. The lowest number of eggs laid was observed for experienced females that were inbred and when host plant was maize. Colonization of the host plant representing the test to innovation being less important for inbred females and when the host plant was maize. Survival was lower on maize and tomato compared to the control (bean). However, in view of our results, it is difficult to say whether the effects of learning and inbreeding have a negative or positive impact on colonization performance in the natural environment.