Congruence entre différentiation morphologique et moléculaire (Barcode moléculaire)

Congruence entre différentiation morphologique et
moléculaire (Barcode moléculaire)

Les caractéristiques morphologiques des trois sous-familles

Les espèces auxquelles nous nous sommes intéressés dans ce travail appartiennent à deux sous–familles : Amblyseiinae et Typhlodrominae. Ces deux sous-familles présentent un nombre plus élevé d’espèces que la troisième sousfamille (Phytoseiinae) et consécutivement, un nombre également plus important d’espèces d’intérêt agronomique. La distinction entre ces sous-familles est basée sur la chaetotaxie du bouclier dorsal.

La sous-famille des Amblyseiinae Muma

Les espèces de la sous-famille des Amblyseiinae sont caractérisées par la présence de quatre paires de soies latérales (j3, z2, z4 et s4) sur la partie antérieure du bouclier dorsal (absence des soies z3 et s6) (Figure 1). Cette sous-famille comprend 1478 espèces, 61 genres et 9 tribus (Chant et McMurtry, 2007). On note une grande différence entre le nombre de genres et d’espèces incluses dans chaque tribu. Par exemple, la tribu des Neoseiulini comprend 10 genres dont le genre Neoseiulus qui comprend près de 354 espèces décrites, alors que la tribu des Phytoseiulini ne comporte qu’un seul genre (Phytoseiulus) avec 4 espèces décrites (Chant et McMurtry, 1994, 2007).

La sous-famille des Phytoseiinae Berlese

Les espèces de cette sous-famille se caractérisent par la présence des soies z3 et/ ou s6 sur le prodorsum en plus des quatre soies latérales présentes également chez les Amblyseiinae (j3, z2, z4 et s4) et par l’absence d’au moins l’une des soies suivantes : Z1, S2, S4 et S5 sur la partie postérieure du bouclier dorsal (Figure 1). Cette sous-famille comporte 192 espèces et 3 genres (Chant et McMurtry, 1994, 2007).

La sous-famille des Typhlodrominae Scheuten

Les espèces de cette sous-famille se différencient de celles des deux sous-familles précédentes par la présence des soies z3et /ou s6 sur le prodorsum et d’au moins une des soies suivantes : Z1, S2, S4 ou S5 sur l’opisthosoma (Figure 1) Cette sousfamille comprend 619 espèces, 21 genres et 6 tribus (Chant et McMurtry, 1994, 2007). Figure 1. Chaetotaxie du bouclier dorsal des trois sous- familles : Amlyseiinae Muma (a) Phytoseiinae Berlese (b) et Typhlodrominae Scheuten (c) (Kreiter, 1991) I.3. La morphologie externe et interne des espèces de la famille des Phytoseiidae Les espèces de la famille Phytoseiidae possèdent un corps sclérotinisé et piriforme, de couleur blanchâtre à marron foncé (Krantz, 1978). La longueur moyenne du corps des femelles est de 300 µm, les mâles étant légèrement plus petits (Helle et Sabelis, 1985a ; Chant et McMurtry, 2007). Comme tous les acariens, leur corps est divisé en deux principales régions (Figure 1) :le gnathosoma (partie antérieure du corps qui porte les pièces buccales et les organes sensoriels associés à la bouche) et l’idiosoma (partie postérieure du corps qui porte les pattes). abc 27 I.3.1. Le gnathosoma Cette partie du corps présente une double fonction de capture et d’ingestion des proies à laquelle sont associés les organes sensoriels du toucher, du goût et de l’odorat, située sur les pédipalpes et les pattes I (Helle et Sabelis, 1985a). Elle porte des palpes sensoriels, des chélicères et un stylophore présentant chacun une fonction bien précise : ¾ Les palpes sont sensoriels et permettent de détecter la nourriture. ¾ Les chélicères permettent de capturer et de maintenir les proies. ¾ Les stylets permettent de percer les téguments des proies. ¾ Les chélicères sont constituées d’un mors mobile et d’un mors fixe. Le premierporte quasiment toujours des dents (en nombre variable) et le second peut en être dépourvu (Figure 2). Le nombre de dents sur les chélicères de la femelle est souvent utilisé pour le diagnostic spécifique au sein de cette famille. Les chélicères du mâle portent un spermatodactyle (sur le mors mobile) qui permet le transfert du spermatophore du tractus génital mâle vers les voies génitales femelles (Amano et Chant, 1978 ; Chant, 1985b). La forme du spermatodactyle est parfois utilisée comme un caractère diagnostique. Figure 2. Morphologie des chélicères d’Euseius gallicus Kreiter et Tixier de la femelle (x 50) (photo réalisée au microscope optique à contraste de phase, Okassa 2010) mors mobile mors fixe dents mors mobile mors fixe dents mors mobile mors fixe dents mors mobile mors fixe dents

L’idiosoma

Cet organe porte les pattes, qui sont au nombre de quatre pour tous les stades mobiles, excepté pour la larve qui n’en présente que trois. Chaque patte est constituée de six segments et porte des soies et des macro-soies dont le nombre, la forme, la longueur et la position est variable. La chaetotaxie de certains segments des pattes II et III et les macrosoies, notamment celles de la patte IV a une valeur taxonomique (Evans, 1953). Le tégument de l’idiosoma est protégé par le bouclier dorsal et plusieurs petits boucliers ventraux. Le bouclier dorsal (Figure 1) porte 14 à 23 paires de soies. La chaetotaxie (nombre et position des soies) de ce bouclier est l’un des éléments utilisés pour la sub-division en sous-familles et en genres (Chant et Yoshida–Shaul, 1989 ; Chant et McMurtry, 1994). Le système de nomenclature des soies le plus utilisé est celui attribué aux Gamasides par Lindquist et Evans (1965) et adapté à la famille des Phytoseiidae par Rowell et al. (1978). Ces soies dorsales sont rangées en quatre séries longitudinales, numérotées chacune en fonction de la métamérie des arthropodes et chacune d’entre elles est divisée en deux sous-séries. Celle du prodorsum est notée en lettre minuscule et celle de l’opisthosoma en lettre majuscule. L’idiosoma peut également présenter des solénostomes (ouvertures de glandes cuticulaires), des poroïdes (organes sensoriels) et des sigilles (traces d’insertions musculaires sur le tégument. Le nombre et la forme de l’ensemble de ces organes sont variables entre les différents genres et parfois même entre les espèces (Athias-Henriot, 1975). La face ventrale des femelles possède 3 boucliers: le bouclier sternal, le bouclier génital et le bouclier ventrianal (Figure 3a,b). Le bouclier sternal présente deux ou trois paires de soies (ST1, ST2 et ST3). La quatrième paire de soies (ST4) est généralement insérée sur des petites plaques métasternales dans la partie postérieure du bouclier sternal ou est libre sur la membrane interscutale (Chant, 1985b). Le bouclier génital se trouve entre le bouclier sternal et ventrianal et porte une paire de soies (ST5). Le bouclier ventrianal est une fusion du bouclier ventral et anal, Il peut cependant être séparé pour quelques espèces.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
Liste des publications présentée dans ce travail de thèse
Chapitre I. Généralités sur la famille Phytoseiidae (Acari : Mesostigmata)
I .1. Position taxonomique
I.2. Les caractéristiques morphologiques des trois sous-familles.
I.2.1. La sous-famille des Amblyseiinae Muma
I.2.2. La sous-famille des Phytoseiinae Berlese
I.2.3. La sous-famille des Typhlodrominae Scheuten
I.3. La morphologie externe et interne des espèces de la famille des Phytoseiidae
I.3.1. Le gnathosoma
I.3.2. L’idiosoma
I.4. Le cycle de développement
I.5. La Sex Ratio
I.6. Le mode de reproduction
I.7. Le régime alimentaire
I.8. Les relations entre les Phytoseiidae et la plante substrat
I.9. Les capacités de dispersion des Phytoseiidae
I.1. Importance de l’expertise taxonomique pour la famille des Phytoseiidae
I.1.1. La lutte biologique par conservation de la biodiversité
I.1.2. La lutte biologique par acclimatation
I.1.3. La lutte biologique par augmentation
Chapitre II. Le diagnostic spécifique chez les Phytoseiidae
Partie A – Généralités sur le concept d’espèce et exemple d’application chez les
Phytoseiidae
II.A.1. Le concept d’espèce
II.A.1.1 Le concept morphologique de l’espèce
II.A.1.1.1. Définition
II.A.1.1.2. Le cas des Phytoseiidae
II.A.2.1. Le concept biologique de l’espèce
II.A.2.1.1. Définition
II.A.2.1.2. Le cas des Phytoseiidae
II.A.3.1. Le concept phylogénétique de l’espèce
II.A.3.1.1. Définition
II.A.3.1.2. Le cas des Phytoseiidae
II.A.2. Le barcode moléculaire : nouvel outil d’identification taxonomique ?
II.A.2.1. Définition et historique
II.A.2.2 Pourquoi utiliser le barcoding en Taxonomie ?
II.A.3. Le choix du marqueur moléculaire
II.A.4 Comment décider si deux individus appartiennent ou pas à une même espèce
sur la base du barcoding ?
II.A.4.1. La notion de seuil
II.A.4.2. Les analyses phylogénétiques
II.A.4.3. Les méthodes basées sur la théorie de la coalescence
II.A.4.4. Les autres méthodes
II.A.5. Avantages et limites de l’approche barcode : chez les Arthropodes en général
II.A.6. Le Barcoding moléculaire et le diagnostic au sein de la famille des
Phytoseiidae 6
Chapitre II. Le diagnostic spécifique au sein de la famille des Phytoseiidae
Partie B. Matériel et méthodes
II.B.1. Echantillonnage
II.B.1.1. Liste des taxons étudiés
II.B.1.2. Lieux de collecte et méthodes de prélèvement des échantillons
II.B.2. Analyses moléculaires
II.B.2.1. Extraction de l’ADN
II.B.2.2. Evaluation de la quantité d’ADN extrait
II.B.2.3. Gènes utilisés et protocoles d’amplification de l’ADN
II.B.2.3.1. Les gènes mitochondriaux
II.B.2.3.2. Le gène nucléaire ITS
II.B.2.4. Les protocoles d’amplifications
II.B.2.5. Les difficultés rencontrées
II.B.2.6. Obtention des séquences
II.B.6.1. Le séquençage
II.B.6.2. La correction des séquences
II.B.6.3. Le contrôle de la qualité de la séquence amplifiée
II.B.2.7. Analyse des séquences
II.B.3. Analyses morphologiques
II.B.3.1. Montage des acariens
II.B.3.2. Les observations microscopiques
II.B.3.3. Les analyses statistiques
II.B.4. La mise en collection des échantillons
II.B.4.1. Les spécimens montés entre lame et lamelle
II.B.4.2. Les extraits d’ADN
II.B.4.3. Les séquences d’ADN
II.B.5. Conclusion
CHAPITRE III. Le diagnostic aux stades immatures et adultes mâles
III.1. Objectifs de l’étude
III.2. Position taxonomique de Typhlodromus (Typhlodromus) exhilaratus Ragusa
III.3. Quelques caractéristiques biologiques de Typhlodromus (Typhlodromus) exhilaratus
III.3.1. Type de prédation
III.3.2. Durée de développement, taux de fécondité des femelles et sex ratio
III.4. Importance de cette espèce en lutte biologique
III.5. Distribution géographique
III.6. Populations et espèces étudiées
III.7. Article 1. Okassa M., Tixier M.-S., Kreiter S. Molecular identification of all
life stages of a mite species (Mesostigmata: Phytoseiidae): Typhlodromus
(Typhlodromus) exhilaratus. En cours de soumission.
CHAPITRE IV. Partie A. La distinction de deux espèces proches et la découverte d’une nouvelle espèce
IV.A.1. Objectifs de l’étude
IV.A.2. Position taxonomique de Euseius stipulatus (Athias-Henriot)
IV.A.3. Quelques caractéristiques biologiques d’Euseius stipulatus
IV.A.3.1. Type de prédation
IV.A.3.2. Durée de développement, taux de fécondité des femelles et sex ratio
IV.A.4. Importance de cette espèce en lutte biologique
IV.A.5. Distribution géographique
IV.A.6. Populations et espèces étudiées
IV.A.7. Article 2. Okassa M., Tixier M.-S., Kreiter S. 29. Molecular and morphological evidence for a news species status within the genus Euseius (Acari:
Phytoseiidae). Canadian Journal of Zoology 87, 9-6. 12
IV.A.8. Article 3. Tixier M.-S., Kreiter S., Okassa M., Cheval B. 29. A new species of the genus Euseius Wainstein (Acari: Phytoseiidae) from France. Journal of Natural History , 1-4.
CHAPITRE IV. Partie B. Taxonomie intégrative et espèces morphologiquement proches : exemple de Phytoseiulus persimilis Athias-Henriot et Phytoseiulus macropilis (Banks)
IV.B.1. Présentation et objectifs de l’étude
IV.B.2. Position taxonomique de Phytoseiulus persimilis et P. macropilis
IV.B.3. Quelques caractéristiques biologiques de Phytoseiulus persimilis et P.macropilis
IV.B.3.1. Caractéristiques prédatrices
IV.B.3.2. Durée de développement, taux de fécondité des femelles et sex ratio de Phytoseiulus persimilis
IV.B.3.1. Durée de développement, taux de fécondité des femelles et sex ratio de
Phytoseiulus macropilis
IV.B.4. Importance de ces deux espèces en lutte biologique
IV.B.5. La distribution géographique des deux espèces
IV.B.6. Populations et espèces étudiées
IV.B.7. Article 4. Okassa M., Tixier M.-S., Kreiter S. 21. Morphological and molecular diagnostic of Phytoseiulus persimilis Athias-Henriot and Phytoseiulus
macropilis (Banks) (Acari : Phytoseiidae). Experimental and Applied Acarology
CHAPITRE IV. Partie C. LA TAXONOMIE INTEGRATIVE POUR ETUDIER L’ETENDUE DE
LA VARIATION INTRASPECIFIQUE ET SES LIMITES AVEC LA VARIATION INTERSPECIFIQUE POUR FIABILISER LE DIAGNOSTIC SPECIFIQUE
IV.C.1. Le cas de l’espèce Neoseiulus californicus
IV.C.1.1. Position taxonomique de Neoseiulus californicus (McGregor)
IV.C.1.2. Neoseiulus californicus et les synonymies
IV.C.1.3. Quelques caractéristiques biologiques de Neoseiulus californicus
IV.C.1.3.1. Caractéristiques prédatrices
IV.C.1.3.2. Durée de développement, taux de fécondité et sex ratio
IV.C.1.4. Importance de cette espèce en lutte biologique
IV.C.1.5. Distribution géographique
IV.C.1.7. Populations et espèces étudiées
IV.C. 1.8. Article 5. Okassa M., Tixier M.-S., Guichou S., Kreiter S. Molecular and
morphological variations within the species Neoseiulus californicus McGregor
(Acari: Phytoseiidae) : consequences for diagnostic and biological control. En cours de soumission.
IV.C.2. Le cas de l’espèce Typhlodromus (Typhlodromus) pyri Scheuten
IV.C.2.1. Objectif de l’étude
IV.C.2.2. Position taxonomique de Typhlodromus (Typhlodromus) pyri
IV.C.2.3. Typhlodromus (Typhlodromus) pyri et les synonymies
IV.C.2.4. Quelques caractéristiques biologiques de Typhlodromus (Typhlodromus) pyri
IV.C.2.4.1. Type de prédation
IV.C.2.4.1.2. Durée de développement, taux de fécondité des femelles et sex ratio
IV.C.2.5. Importance de cette espèce en lutte biologique
IV.C.2.6. Distribution géographique
IV.C.2.7. Populations et espèces étudiées
IV.C.2.8. Article 6. Okassa M., Kreiter S. Tixier M.-S.. An integrative taxonomical
approach for specific diagnostic : the case of Typhlodromus (Typhlodromus) pyri
(Scheuten) (Acari: Phytoseiidae). En cours de soumission
CHAPITRE IV. Partie D. Autres espèces d’intérêts agronomiques et résultats préliminaires
IV.D.1. Délimiter deux espèces du même genre : exemple de Kampimodromus aberrans (Oudemans) et Kampimodromus corylosus Kolodochka
IV.D.1.1. Position taxonomique et caractères morphologiques utilisés pour
différencier ces deux espèces
IV.D.1.2. Distribution géographique
IV.D.1.3. Importance de ces espèces en lutte biologique
IV.D.1.4. Etudes réalisées
IV.D.1.4.1. Matériel et méthodes
IV.D.1.4.2. Résultats et discussion
IV.D.2. Délimiter deux espèces du même genre : exemple de Amblyseius swirskii
Athias- Henriot et Amblyseius andersoni (Chant)
IV.D.2.1. Position taxonomique et caractères morphologiques utilisés pour identifier ces deux espèces
IV.D.2.2. Distribution géographique
IV.D.2.3. Importance de ces espèces en lutte biologique
IV.D.2.4. Etudes réalisées
IV.D.2.4.1. Matériel et méthodes
IV.D.2.4.2. Résultats et discussion
IV.D.3. Délimiter quatre espèces du même genre : E. stipulatus, E. gallicus, E. finlandicus et Euseius ovalis (Evans)
IV.D.3.1. Position taxonomique de E. ovalis et E. finlandicus et caractères
morphologiques utilisés pour identifier les quatre espèces du genre Euseius étudiées
IV.D.3.2. Distribution géographique
IV.D.3.3. Importance de ces espèces en lutte biologique
IV.D.3.4. Etudes réalisées
IV.D.3.4.1. Matériel et méthodes
IV.D.3.4.2. Résultats et discussion
IV.D.4. Etude de la variation intraspécifique de Iphiseius degenerans (Berlese)
IV.D.4.1. Position taxonomique de I. degenerans
IV.D.4.2. Importance de cette espèce en lutte biologique
IV.D.4.2. 1. Etudes réalisées
IV.D.4.2.1.1. Matériel et méthodes
IV.D.4.2.1.2. Résultats et discussion
IV.D.5. Variations interspécifiques exemple de I degenerans et d’autres espèces
proches du genre Euseius
IV.D.6. Discussion générale
CHAPITRE V. Discussion generale et perspectives
V.1. Rappel des objectifs de ce travail de thèse
V.2. Les principales conclusions et perspectives
V.2.1. Le diagnostic à tous les stades de développement
V.2.2. Etude de l’étendue des variations intra- et interspécifiques morphologiques et moléculaires
V.2.2.1. La découverte d’une nouvelle espèce
V.2.2.2. La délimitation des espèces morphologiquement proches : exemple de P. persimilis et P. macropilis
V.2.3. Mise en évidence d’espèces cryptiques au sein de la famille des Phytoseiidae et pertinence des différents marqueurs moléculaires pour différencier ces entités
CHAPITRE VI. Conclusion générale
VI.1. Quel est le marqueur moléculaire le plus pertinent pour différencier de façon fiable les espèces de Phytoseiidae étudiées ?
VI.2. Quelles sont les limites des variations intra- et interspécifiques moléculaires des espèces étudiées?
VI.3. Est–il possible d’établir un seuil unique de décision pour délimiter les espèces au sein de la famille des Phytoseiidae ?
VI.4. Est-ce que les approches moléculaires ont réellement permis d’améliorer le diagnostic morphologique ?
VI.5. Le développement des bases de données pour le diagnostic des Phytoseiidae : état des lieux et développements à venir Références bibliographiques