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01/06/2018
1
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
2
Curriculum vitae
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
3
Parcours
professionnel
1993
Mémoire de fin
d’études
Ecologie de la
pollinisation
Montfavet
Curriculum vitae
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4
Parcours
professionnel
1994-95
Coopérant du
Service National
Diagnostic
agronomique
Bambey
01/06/2018
2
Curriculum vitae
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5
Parcours
professionnel
1996-99
DEA et Doctorat
Développement
d’un système de
piégeage
Saint-
Pierre
Montpellier
Curriculum vitae
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6
Parcours
professionnel
2001-07
Epidémiologie,
génétique et
biologie de la
résistance aux
insecticides
Garoua
Curriculum vitae
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7
Parcours
professionnel
2008-10
Adaptation des
insectes aux
cultures
transgéniques
insecticides
Tucson, AZ
Curriculum vitae
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8
Parcours
professionnel
2011-12
Animation
scientifique
Ecologie
chimique
Montpellier
Gestion agroécologique
des bioagresseurs en
Afrique de l’Ouest
01/06/2018
3
Curriculum vitae
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9
Parcours
professionnel
depuis 2013
Régulation
écologique des
insectes
ravageurs
Gestion
des insectes
d’intérêt
agricole
Curriculum vitae
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10
Expertise et
champ
disciplinaire
L’écologie
appliquée pour
la gestion
intégrée des
bioagresseurs
Ecologie
des
insectes
Action
Curriculum vitae
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11
Publications
h-index = 16
� 52 publications dans des revues à IF (WoS)
Synthèse
bibliométrique� 170 publications (Agritrop)
Curriculum vitae
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12
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)
01/06/2018
4
Curriculum vitae
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13
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
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14
Zoom sur résultats de recherche
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15
Contexte
Enjeu
Sécurité
alimentaire
� Les ravageurs : contrainte majeure à l’intensification
des systèmes de production agricole
Zoom sur résultats de recherche
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16
Contexte
Rupture des
équilibres
biologiques
� Les limites du recours aux pesticides
01/06/2018
5
Zoom sur résultats de recherche
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17
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
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18
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
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19
Problématique
et approche
Diminution
héréditaire de la
sensibilité à un
insecticide
� Evolution de la résistance
RS
SSSS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SSSS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
SS
RS
SS SS
SS
SS
SS
SS
RS
RS
SS
SS
RS
RS
SS
SS
RS
RRRR
RS
RS RS
SS
SSSS
SS
SS
RS
RRRR
RS
SS
RS
SS
RS
RRRR
RS
RS RS
SS
SS
SSRR
RR
RR
RR
RR
Zoom sur résultats de recherche
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
20
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
01/06/2018
6
Zoom sur résultats de recherche
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21
Systèmes
biologiques
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� 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
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22
Systèmes
biologiques
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Le puceron du coton, Aphis gossypii
(Hemiptera, Aphididae) A B
C D
E
� Grande polyphagie
� Reproduction clonale
� Résistance
Zoom sur résultats
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23
Puceron du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� 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
DakarMeskine
GaschigaPitoa
Garoua
DjalingoBablaBoklé
cotonmaraîchage
Zoom sur résultats
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24
Puceron du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Populations sympatriques génétiquement
différenciées (races d’hôte)
01/06/2018
7
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
25
Puceron du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� 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
Né
on
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arb
am
ate
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fen
ofo
sO
P/d
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tho
ate
Py
réth
rin
oïd
e
CR (log)
Matières
activesModification cible (A302S)
Modification cible (S431F)
Modification cible (super-kdr)
Détoxification enzymatique
Zoom sur résultats
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26
Puceron du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� 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
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27
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
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28
Systèmes
biologiques
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� La noctuelle du coton, Helicoverpa armigera
� Grande polyphagie
� Reproduction sexuée
� Résistance
01/06/2018
8
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
29
Noctuelle du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Epidémiologie de la résistance
�, Cleome ; �, maïs ;, coton; �, Hyptis; �, tomate
Echecs traitement
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
30
Noctuelle du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Mécanismes de résistance
Détoxification par une augmentation de
la production d’estérases
Metabolic resistance
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
31
Noctuelle du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Héritabilité et coût de la résistance
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
32
Noctuelle du
coton
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� 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 c
henille
s s
ur
100 p
lants
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Parc
elles a
u s
tade sensib
le
chenilles sur coton chenilles sur maïs
stade sensible coton stade sensible maïs
01/06/2018
9
Zoom sur résultats de recherche
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
33
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Les cultures GM dans le monde
Zoom sur résultats de recherche
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
34
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� La stratégie « refuges »Coton Bt
RR
RRRS
SS
SS
SSSS
SS
SSSS
SS
SS SSSS
SS
SSSS
SSSS
SS
SS
SS
Refuge
� Problème: planter des refuges!
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
35
Gestion de la
résistance au
coton GM
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Les refuges naturels
Cameroun
300 km
NBurkina
13C/12C
plante C3 plante C4
gossypol
cotonautre plante
C3
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
36
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Rôle des refuges naturels?
01/06/2018
10
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
37
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Rôle des refuges naturels?
p0 Cry2Ab = 0.0033
DLC Cry2Ab=0.5
DLC Cry2Ab=0.1
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
38
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� L’empilage: limites du coton Bt à deux toxines
Redundant killing factor
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
39
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Des refuges dans les semences?
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
40
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Leçons du terrain : les refuges
01/06/2018
11
Zoom sur résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
41
Gestion de la
résistance au
coton GM
insecticide
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� 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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
42
Organisation
du paysage et
flux
Processus
d’adaptation des
populations
d’insectes
ravageurs
� Le paysage comme mosaïque d’habitats
Plan de la présentation
� Curriculum vitae
� Zoom sur quelques
résultats de recherche
� Projet de rechercheLa 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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
43
Le projet
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
44
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
01/06/2018
12
Le projet
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
45
Contexte
Modification des
interactions
entre espèces
� Les invasions biologiques
La biodiversité au service de la
régulation des bioagresseursLe projet
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
46
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
47
Enjeu
Produire
autrement
� Produire plus, produire mieux
La biodiversité au service de la
régulation des bioagresseursObserver autrement
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
48
L’écosystème
Du modèle
biologique au
système écologique
� Les régulations naturelles
Ennemis
naturels
Ravageurs
Ressources
Diagnostic moléculaire (barcoding, NGS)
01/06/2018
13
Observer autrement
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
49
Le paysage
Une approche
systémique
� Les habitats et les flux
Ennemis
naturels
Ravageurs
Ressources
Paysage
Télédétection, SIG, biotracking
Observer autrement
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
50
Le paysage
Une approche
systémique
� Les habitats et les flux
Observer autrement
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
51
Le socio-
agroéco-
système
Une démarche
participative
pour rendre
visible les
services
� Les acteurs du territoire
Ennemis
naturels
Ravageurs
Ressources
Paysage
Pra
tiq
ue
s
Plateformes de modélisation
Agir autrement
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
52
Du champ
au territoire
Des paysages
fonctionnels
localement
co-conçus
� Vers une gestion territoriale des ravageurs et des services de
régulation écologique (biodiversité)
Pra
tiq
ue
s
PaysageAction
Régulations
naturellesSolutions de
biocontrôle
Aménagement des habitats
01/06/2018
14
Cas d’étude: la MEM
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
53
Contexte
Le mil:
céréale de base
dans le bassin
arachidier du
Sénégal
Cas d’étude: la MEM
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
54
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
55
Hypothèse
1
Impact, diversité
et structure des
communautés
d’ennemis
naturels
� Les ennemis naturels
Cas d’étude: la MEM
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
56
Hypothèse
2
Champs de case
vs champs de
brousse
Date de levée
Densité
� Le milieu (ou l’état du peuplement) modulo les
pratiques
01/06/2018
15
Cas d’étude: la MEM
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
57
Hypothèse
2
Complexité du
paysage et
ennemis naturels
Concentration
des ressources
� Le paysage: habitats semi-naturels et ressources
Cas d’étude: la MEM
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
58
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
59
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
60
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
01/06/2018
16
Premiers résultats
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
61
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
62
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
63
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
64
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
Seig
no
bo
s (2
01
7)
01/06/2018
17
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
65
Composer
l’action
� Entre substitution et convergence avec l’approche systémique
Pra
tiq
ue
s
PaysageAction
Régulations
naturellesSolutions de
biocontrôle
Aménagement des habitats
Solutions de biocontrôle
(Aulagnier et al. 2017)
Solutions de biocontrôle
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
66
De
nouveaux
chantiers
Interactions
plante-insecte
� L’induction de défenses naturelles des plantes
Solutions de biocontrôle
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
67
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
68
De
nouveaux
chantiers
Interactions
plante-insecte
� 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
01/06/2018
18
Solutions de biocontrôle
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
69
De
nouveaux
chantiers
Interactions
plante-insecte
� Réponse à des COVs typiques de l’écimage
Solutions de biocontrôle
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
70
De
nouveaux
chantiers
Interactions
plante-plante
� Surproduction de gossypol
� Et communication plante-plante…
(Grandi et al., non publié)
Solutions de biocontrôle
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
71
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
31/05/2018HDR Sciences du vivant, Université de Montpellier
72
De
nouveaux
chantiers
Des ouvrières
agricoles à
protéger
� DE Gestion et ressources apicoles
01/06/2018
19
HDR
Sciences
du vivant
Merci pour votre attention
Thierry Brévault
UPR AIDA
« Agroécologie et Intensification Durable des Cultures annuelles »