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Institut de
Recherche sur la
Biologie de l'
Insecte
 
 
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Ecologie Chimique et Evolutive des Insectes Sociaux

RESUME DES THÉMATIQUES DE RECHERCHE

 

Diversité et Histoire évolutive des termites Européens

- Phylogénie moléculaire

- Répartition, structure génétique des populations et phylogéographie

- Invasions biologiques

Organisation sociale et différenciation des castes chez les termites souterrains d'Europe

- Systèmes de reproduction et structure génétique des colonies

- Intéraction gène-comportement

- Différentiation des castes

Evolution de la vie sociale chez le forficule européen


- Conflits et coopération au sein de la famille

- Importance de l'immunité (sociale) dans le maintien de la vie de famille

Communication chimique et reconnaissance interindividuelle

- Signature chimique : signaux, perception et régulation

- Mécanismes biochimiques et physiologiques

- Conséquences des variations de la signature chimique sur la structure sociale et le comportement

Ecologie et évolution des interactions biotiques chez les termites

- Dynamique évolutive des systèmes symbiotiques chez les termites

Entomologie appliquée

- Applications biotechnologiques et valorisation des substances allélochimiques

- Étude d'espèces sociales nuisibles (termites souterrains, frelon asiatique)

- Expertises variées sur les termites (détermination des espèces, des flagellés, des aires de répartitions, R&D nouvelles méthodes de lutte, tests biocides...)

- Développement biotechnologiques (Biopuce termite)

 

THEMATIQUES DE RECHERCHES
 
Diversité et histoire évolutive des termites Européens
 
- Phylogénie moléculaire
- Répartition, structure génétique des populations et phylogéographie
- Invasions biologiques
 
 
Notre équipe étudie les différentes espèces souterraines de termites européens du genre Reticulitermes implantées pour la plupart en France. Nous avons pu retracer, pour la majorité d’entre elles, leur histoire phylogéographique à l’aide de différents marqueurs moléculaires (ADNmt, ITSs et microsatellites) et chimiques (hydrocarbures). Nous mettons en parallèle leur répartition naturelle, avec celle due à l’impact des activités humaines (infestations à faible échelle géographique, phénomènes d’invasion biologique).
 
Nos études se portent sur la structure des populations de plusieurs espèces grâce aux outils moléculaires : le complexe formé par les espèces R. grassei et R. banyulensis originaires de la péninsule ibérique ; R. lucifugus corsicus (une des seules sous-espèces de Reticulitermes décrites à ce jour) et son lien avec l’espèce Italienne R. lucifugus. 
 
Nous avons décrit plus particulièrement ces dernières années deux espèces invasives trouvées en France. La première, R. urbis, arrivée en provenance des Balkans et cantonnée dans le ¼ sud-est de la France, a été découverte et décrite pour la première fois par notre équipe (Figure 1). La seconde, R. flavipes, provient des Etats Unis (anciennement nommée R. santonensis). La population française de R. flavipes montre des caractéristiques typiques des espèces invasives avec un potentiel invasif très important sur notre territoire. Ce termite possède une aire de répartition des Pyrénées jusqu’en Normandie, en passant par Paris et la région Centre (où nous nous trouvons) mais est également présent dans d’autres pays d’Europe (Allemagne, Italie).
 
 
Publications (***) : Clément et al. 2001, Uva et al. 2004a,b, Kutnik et al. 2004, Lefebvre et al. 2008, Leniaud et al. 2010a, Perdereau et al. 2010a, 2011, 2013.
 

 

Organisation sociale et différenciation des castes chez les termites souterrains d’Europe
 
- Systèmes de reproduction et structure génétique des colonies
- Intéraction gène-comportement
- Différentiation des castes
 
La vie en société chez les insectes est apparue indépendamment chez les isoptères (termites) et les hyménoptères (abeilles, fourmis, guêpes, frelons), ce qui donne des caractéristiques uniques aux termites telles que leur système de castes. Les termites sont diploïdes, avec un système de reproduction complexe. Le déterminisme des castes des termites Reticulitermes dépendant de multiples facteurs tels que les interactions sociales, impliquant un système de communication chimique extrêmement perfectionné, mais également le génome des individus. Une partie de nos rcherches consiste à étudier ce système de caste afin de différencier les facteurs liés à la plasticité phénotypique des facteurs liés au déterminisme génétique.
 
Pour ce faire nous regardons les mécanismes physiologiques et endocriniens, les interactions comportementales, et la socio-génomique de ce déterminisme, en étudiant entre autre, le développement des castes reproductrices. Nous poursuivons ces études à différents niveaux, en reliant facteurs abiotiques (climat, implantation...) et biotiques (relations inter et intraspecifiques, facteurs écologiques...).
 
Chez R. grassei, les proportions de familles simples (formées d’un couple et de sa descendance stérile), étendues (plusieurs couples de reproducteurs secondaires et leurs descendances), et mixtes (issues de fusion coloniale) se montre très hétérogène entre colonie et population. L’espèce R. flavipes en France à été particulièrement étudiée car elle possède une capacité de fusion coloniale remarquable mais aussi parcequ'aucune colonie avec famille simple n'ont encore été découverte(Photo 1). R. urbis a montré également son aptitude à former de larges colonies, comme le démontre la colonie que nous avons décrite en Isère (France) et qui se répartie sur plusieurs hectares.
 
 
Publications (***) : Dronnet et al. 2005, DeHeer et al. 2005, Leniaud et al. 2009, 2011, Perdereau et al. 2010b.

 

 

Communication chimique et reconnaissance interindividuelle
 
- Signature chimique : signaux, perception et régulation
- Mécanismes biochimiques et physiologiques
- Conséquences des variations de la signature chimique sur la structure sociale et le comportement
 
 
La communication chimique joue un grand rôle chez les insectes sociaux. La présence ou l'absence de signaux chimiques portés par les insectes (et parfois leur environnement) peut influencer le développement de chaque individu. Un objectif important pour l’équipe est d’identifier ces signaux et d’en étudier les effets.
 
Chez les termites ainsi que l'ensemble des insectes sociaux (fourmis, abeilles, guêpes, frelons), les composés présents sur leur cuticule forment une signature unique qui varie en qualité pour chaque espèce et en quantité au sein des castes, colonies et espèces. Ces composés sont les reflets (et sans doute également les acteurs) d’un ensemble de phénomènes, dont le plus important est celui de la reconnaissance interindividuelle. Ces composés sont majoritairement des hydrocarbures à longues chaines de carbone, formant une véritable signature chimique.
 
Nos travaux en cours portent notamment sur l’étude des voies de régulation de ces composés (par exemple l’hormone juvénile). Nous voulons ainsi comprendre la mise en place, la régulation et la nature exacte de cette signature chimique et plus particulièrement chez les sexués, en recherchant d’autres types de composés pouvant agir sur le polyphénisme et polyéthisme de caste.
 
Nous étudions également l’impact du caractère invasif d’une espèce sur sa signature chimique, en la comparant, par exemple, avec celle de l’espèce native ou d’autres espèces endémiques. En effet, une espèce invasive, comme R. flavipes en France, possède une homogénéité chimique remarquable, semblant être corrélée au phénomène d’ouverture coloniale (perte d’agression intercoloniale) qui la caractérise. En est-il de même pour le frelon asiatique Vespa velutina, en cours d’étude, qui se répand en France depuis 2004 ?
 
Enfin, nous étudions les changements de la signature chimique sous l'influence du parasitisme (chez les guêpes et abeilles) ou encore sous l'influence des interactions interindividuelles (termites-fourmis, abeille-varroa, parasitoïdes...). 
 
Publications (***) : Salvy et al. 2001, Mpuru et al. 2001, Lorenzi & Bagnères 2003, Lorenzi et al. 2004, Fan et al. 2004, Dronnet et al. 2006, Lebreton et al. 2010, Lizé et al. 2010, Darrouzet et al. 2010, Perdereau et al. 2010c, Lorenzi et al 2011, Uboni et al 2012, Constanzi et al 2013.

 

 

 

Ecologie et évolution des interactions biotiques chez les termites
 
- Dynamique évolutive des systèmes symbiotiques chez les termites 
 
Les termites ont un rôle écologique fondamental dans le recyclage des biomasses végétales. C’est grâce à la présence de symbiontes dans leur tube digestif, que les termites du genre Reticulitermes sont capables de dégrader le bois mort. Il est donc primordial de déterminer les patrons et mécanismes de la dynamique évolutive des communautés symbiotiques chez ces termites. L’objectif principal du projet ANR Jeune chercheur EvoSymTer (2009-2012) sur ce sujet a pour objectif d’effectuer une analyse comparative des communautés de flagellés présentes chez les Reticulitermes (Photo 2). A ce jour, l’observation en microscopie nous a permis de distinguer 26 morphotypes de flagellés, regroupés en 12 genres. Les analyses phylogénétiques indiquent que l’histoire co-évolutive des associations entre les Reticulitermes et leurs flagellés intestinaux semble extrêmement complexe, se caractérisant à la fois par des événements de co-cladogenèses, des transferts horizontaux et des événements de pertes symbiotiques. Ces résultats montrent que, même à une échelle évolutive relativement restreinte (genre Reticulitermes), les associations symbiotiques obligatoires flagellés-termites sont variables et dynamiques. Nous cherchons également à mieux comprendre les facteurs et mécanismes qui régissent la structure et le fonctionnement de ces communautés symbiotiques. L’objectif final est d’appréhender, d’une part, les relations trophiques entre les espèces de symbiotes coexistant dans un même hôte (prédation, parasitisme, mutualisme), et d’autre part, de mieux comprendre les interactions physiologiques et moléculaires entre l’insecte et ses symbiotes.
 

 
Entomologie appliquée
- Applications biotechnologiques et valorisation des substances allélochimiques
- Étude d'espèces sociales nuisibles (termites souterrains, frelon asiatique)
- Expertises variées sur les termites (détermination des espèces, des flagellés, des aires de répartitions, R&D nouvelles méthodes de lutte, tests biocides...)
- Développement biotechnologiques (Biopuce termite)
 
Nos outils
- Plateau de chimie analytique (responsable J-P. Christidès) : GC, GC-MS, HPLC...
- Plateau de biologie moléculaire (responsable S. Dupont) : séquenceur LiCor, scanner microarrays, PCRs...
- Technique d’imagerie (microscopie)
- Salles d’élevage (termites et fourmis)
 
LIENS

Union Internationale pour l'Etude des Insectes Sociaux - Section Française 

International Union for the Study of Social Insects 

International Society of Chemical Ecology 

CETU Innophyt 

 

ACTUALITE

- Projet de recherche FRELON 2 : Région Centre, porteur E.Darrouzet (2015-2018)

- Projet de recherche Xylobiotic : Région Centre, porteur Franck Dedeine (2015-2017)

-Projet de recherche collaboratif avec Ville de Paris (DLH-STH), porteur A.-G. Bagnères (2014-2018)

Photo de fourmi