INOV : INteractions Organismes-enVironnement : mécanismes et réponses aux changements globaux

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La curiosité naturaliste et de manière générale pour le monde du vivant constitue l'un des fondamentaux de l'équipe. L'équipe couvre un large panel de modèles biologiques qui peuvent être conservés au laboratoire le temps d'une expérimentation ponctuelle ou bien mis en élevage sur le moyen terme pour des projets d'envergure.

Biologie thermique.

La thermobiologie des arthropodes est étudiée en plaçant l'organisme dans le contexte des fluctuations abiotiques dans son microhabitat naturel, ainsi que les fluctuations générées par leurs activités (ex : hématophagie). La comparaison des adaptations thermiques entre organismes vivant dans des micro-habitats contrastés du point de vue de la variabilité des températures permet de mieux cerner les capacités d'adaptation au changement climatique de ces organismes

selon leur milieu. Le thème se décline en deux axes : i) La tolérance à la température et la thermorégulation des insectes sous contrainte environnementale, et ii) Les bases physiologiques et biochimiques de la thermo-tolérance. L'approche comparative implique la mesure de traits thermiques chez des insectes aquatiques et des organismes terrestres de régions tempérées et (sub)tropicales. Face à un stress thermique, les organismes peuvent soit thermoréguler comportementalement soit initier des processus de réparation moléculaire. Dans le cas des insectes hématophages vecteurs de parasites, la stratégie utilisée pour résister au stress thermique associé à chaque prise d’un repas chaud a un impact direct sur l’insecte mais également sur les microorganismes qu’ils transmettent. Or, leur étude peut dévoiler des cibles potentielles pour le contrôle de la transmission de maladies à vecteur.

Modèles biologiques : arthropodes phytophages (sur pommier : pucerons, mineuse, acariens etc.) et hématophages (moustique, punaise), insectes aquatiques (libellules).

Ecologie physique et bioinspiration.

L’écologie physique des insectes est étudiée selon trois axes principaux : i) La locomotion dans les milieux granulaires et à la surface de l'eau, avec une approche physique portant sur les mécanismes fins responsables des difficultés de locomotion de certains insectes, ii) Le rôle de la dynamique des fluides dans la détection de signaux olfactifs, permettant d'ouvrir l'interface physique-chimie en étudiant la microphysique de l'olfaction chez les insectes (étude des trajectoires des filaments de phéromones autour de l’insecte, son antenne et ses sensilles), et les probabilités de capture de molécules, (iii) La physique de la propagation de vibrations en milieux complexes (tels que la litière forestière) dans le contexte de la communication chez les arthropodes, mettant l’accent sur les interactions proie-prédateur et la recherche de partenaire, et vi) Un transfert important en technologie des microcapteurs bioinspirés, dans le contexte de nez artificiels pour la recherche d’explosifs entre autres. Ces thématiques sont bien souvent abordées de matière expérimentale, l’équipe disposant d’un large parc instrumental de métrologie optique, permettant la mesure de vibration en surface à l'aide de Vibromètres Laser Doppler (LDV) ou encore la caractérisation d'écoulements tridimensionnels à haute cadence à l'aide de la "tomographic particle image velocimetry" (TomoPIV). Enfin, les interactions fines entre proie et prédateur font intervenir la dynamique des flux, les trajectoires des protagonistes et la structure de l’environnement. Nous avons pour cela posé les bases d’une modélisation par l’intermédiaire de la théorie des jeux courses-poursuites et de cache-cache.

Modèles biologiques : locomotion des fourmis, gyrins et gerris; Papillons nocturnes; Araignée loup.

Biologie sensorielle et cognition.

La nature hétérogène et changeante de l’environnement affecte la propagation des stimuli, ainsi que la capacité des organismes à détecter des indices environnementaux et des signaux des congénères. Ces indices et signaux sont porteurs d’informations essentielles pour la survie. Notre équipe s’intéresse à l’étude intégrative des processus depuis la propagation des stimuli (en continuité avec l’écologie physique), l’organisation des systèmes sensoriels en lien avec la détection des stimuli et l’utilisation de ces stimuli dans des contextes comportementaux diverses, comme l’orientation spatiale, la synchronisation des rythmes biologiques ou l’apprentissage. Nous nous consacrons tout particulièrement à l’analyse des aspects liés à la sensorialité et à la cognition des arthropodes vecteurs de maladies, en tant que formes d’adaptation au mode de vie hématophage. Ces études intègrent les réponses à

des méthodes mises en place pour réduire la transmission de maladies comme les répulsifs, ainsi que la manipulation comportementale des vecteurs.

Modèles biologiques : différentes espèces de moustiques, punaise Rhodnius prolixus.

Ecologie des changements globaux.

Les 3 thèmes précédents apportent des éléments fondamentaux à une recherche plus impliquée sur i) Les impacts écologiques du changement climatique, que nous étudions avec une approche biophysique en considérant l'amplitude du changement microclimatique dans divers écosystèmes (aquatique, couvert des plantes etc.), de sorte à évaluer la vulnérabilité des ectothermes vivants dans ces milieux. Cette problématique est liée également à des enjeux de biologie de la conservation. ii) La dynamique des espèces invasives, qui sont à l’heure actuelle un problème majeur causé en partie par le changement climatique. La modélisation peut permettre d’une part une meilleure compréhension des mécanismes des invasions et être d’autre part un outil d’aide à la décision permettant de tester différents scénarios de contrôle des populations invasives. Et iii) l’agroforesterie représente une agro-écologie pleine de promesses et de solutions à plusieurs problèmes environnementaux graves. Nos études en agroforesterie nous permettent d’élargir le spectre de notre terrain de jeu dans le domaine de nos travaux portant sur l'écologie comportementale et spatiale en environnement structuré. Nous avons initié des études de lutte biologique par conservation en se focalisant sur les carabes, leurs déplacements et leur physiologie.

Modèles biologiques : communauté de ravageurs sur le pommier; différentes espèces invasives (termites, pyrale du buis, processionnaire du pin); carabes en milieux agricole.