Extinctions chez les Hyménoptères : gènes, comportements, et dynamique des populations goulotées – SEXTINCTION

La plupart des populations pour lesquelles il est nécessaire de mettre en œuvre de mesures de gestion sont des populations goulotées. Ces populations subissent une baisse d’effectif rapide, un goulot d’étranglement, et sont donc soumises aux processus qui se manifestent au cours de cette baisse. Il s’agît de populations en déclin d’espèces menacées, de populations introduites de manière fortuite (invasions biologiques) ou délibérée (introductions d’auxiliaires en lutte biologique, réintroductions pour la conservation). Les sources de motivation pour développer la recherche sur les petites populations sont importantes. Notamment, trois problèmes majeurs et actuels : (1) la baisse alarmante de biodiversité, (2) les menaces provoquées par les invasions biologiques, et (3) la nécessité de diminuer l’utilisation de pesticides et donc, d’améliorer la lutte biologique.

Différents processus affectent la biologie des populations goulotées : (1) la stochasticité démographique, (2) la baisse de variabilité génétique et donc, la difficulté d’adaptation aux changements environnementaux, et (3) l’effet Allee, i.e., la difficulté de survie et de reproduction des individus dans les petites populations, et la baisse du taux d’accroissement que cela peut entraîner. La part relative de ces différents processus, notamment entre génétique et démographie, est discutée dans une littérature passionnée. L’effet Allee est une trame théorique en pleine expansion, qui a l’avantage d’inclure les différents mécanismes qui affectent la fitness dans les petites populations, et pourrait donc fédérer les problèmes de biologie des populations goulotées.

Notre projet repose sur une approche pluridisciplinaire de la biologie des populations goulotées chez les hyménoptères. Ces insectes ont un système génétique de détermination du sexe (sl-CSD pour single locus complementary sex determination) qui a des conséquences fortes à la fois pour l’adaptation du comportement, la génétique et la dynamique des petites populations. Le problème découle du fait que les individus homozygotes au gène unique de détermination du sexe se développent en mâles diploïdes stériles (les diploïdes normaux, chez les hyménoptères, se développant en femelles). Ainsi, le scenario attendu en cas de goulot d’étranglement est : baisse de variabilité génétique ? augmentation de la proportion de mâles diploïdes stériles ? diminution du taux d’accroissement ? extinction. C’est le « diploid male vortex », rétroaction génétique-démographique à l’origine de taux d’extinction attendus chez les hyménoptères 10 fois supérieurs à ceux observés chez des organismes diploïdes ayant des traits comparables (Zayed & Packer, PNAS, 2005).

Malgré l’importance d’une telle rétroaction pour aborder le déclin observé chez un grand nombre d’hyménoptères pollinisateurs ou la difficulté d’établissement des populations d’insectes parasitoïdes utilisés en lutte biologique, le diploid male vortex n’a pour l’instant pas été mis à l’épreuve de recherches approfondies.

Notre projet est basé sur l’association de quatre équipes ayant des expertises complémentaires pour aborder ce problème sur une espèce modèle unique, l’insecte parasitoïde Venturia canescens. Cette association nous permettra d’intégrer (1) les mécanismes génétiques basés sur la nature et l’expression du gène CSD, (2) les conséquences de la dépression de consanguinité entrainée par le CSD sur les décisions comportementales (et notamment le choix des partenaires sexuels) et l’évolution de signatures chimiques olfactives permettant de telles décisions, (3) l’effet du passage par un goulot d’étranglement et de la fragmentation d’habitat sur la dynamique génétique et démographique des populations, et (4) les conséquences du CSD sur la dynamique des systèmes hôte-parasitoïde ou proie-prédateur, et sur l’efficacité de contrôle des hôtes ou des proies.