Stage M2 – english below
Titre : Impact des symbiontes de pucerons sur l’attraction de leurs ennemis naturels
Supervision : Maximilien Adam et Enric Frago
Salaire : basé sur la grille officielle
Durée : 6 mois en 2025 – dates flexibles
Lieu : UMR-CBGP, Montferrier-sur-Lez
Contexte général
Les pucerons posent de sérieux problèmes pour l’agriculture. Une solution utilisée
pour réduire leur population est la lutte biologique en relâchant leurs ennemis naturels, tels que les
coccinelles et les guêpes parasitoïdes. Ces dernières sont attirées par les plantes infestées de pucerons,
dans lesquels elles pondent leurs oeufs afin de se reproduire, ce qui a pour effet de tuer l’hôte parasité et
ainsi de réduire efficacement leur population. La bactérie Hamiltonella defensa est un symbionte présent
chez certains pucerons, qui leur permet de résister au parasitisme des guêpes parasitoïdes (Oliver et al.
2003). De plus, ce symbionte réduit l’attraction des parasitoïdes vers les plantes infestées de pucerons en
modifiant et réduisant l’émission de composés organiques volatiles (COVs) produits par les plantes (Frago
et al. 2017). Cependant, cet effet n’a été démontré que sur un seul système d’interaction tritrophique. La
présence d’H. defensa pourrait également affecter le comportement d’autres ennemis naturels des
pucerons, tels que les punaises omnivores, les chrysopes ou encore les coccinelles (Costopoulos et al.
2014). Mesurer ces effets est particulièrement important dans le cadre des stratégies de lutte biologiques,
puisque ces ennemis naturels sont vendus pour lutter contre les pucerons (Biobest 2024).
Objectif
L’objectif principal de ce projet est de mieux comprendre l’effet du symbionte H. defensa sur
l’attraction de divers ennemis naturels vers les plantes infestées de pucerons.
Système biologique : dans ce projet, nous utiliserons le puceron noir de la fève, Aphis fabae, un insecte
polyphage qui colonise des cultures diverses (betterave, pomme de terre, tabac…). Nous disposons de
différentes lignées d’A. fabae, génétiquement identiques, mais qui varient dans la présence et l’efficacité
de leur symbionte défensif H. defensa (Cayetano et al. 2015). Nous étudierons l’effet de ces symbiontes
sur différents ennemis naturels utilisés en stratégies de lutte biologique, tels que la punaise omnivore
Macrolophus pygmaeus, la coccinelle Adalia bipunctata, la chrysope Chrysopa carnea et le parasitoïde
spécialiste Lysiphlebus fabarum. Les insectes prédateurs seront obtenus dans le cadre de notre
collaboration avec Biobest. Les différentes lignées de pucerons et les parasitoïdes ont été fournies par
Christoph Vorburger (EAWAG, Suisse) et sont actuellement élevées au CBGP.
Plan et méthodes :
Nous testerons le choix des quatre ennemis naturels entre différentes paires de plantes
infestées par différentes lignées de pucerons, variant dans la présence et l’efficacité de leurs symbiontes.
Pour cela, nous utiliserons un olfactomètre (Frago et al. 2017), dans lequel les ennemis naturels seront en
contact avec les composés organiques volatiles émis par chacune des deux plantes, sans avoir accès aux
plantes. La préférence sera mesurée en fonction du temps passé au-dessus de chaque plante. Selon l’intérêt
de l’étudiant·e, il sera éventuellement possible de collecter et d’analyser les composés organiques volatiles
des plantes afin de mieux comprendre les mécanismes chimiques responsables des comportements des
ennemis naturels.
Mots-clés
bactérie symbiotique, prédateur, interaction tri-trophique, écologie comportementale, écologie
chimique.
Pour candidater
Envoyez un email à enric.frago@cirad.fr et à maximilien.adam@cirad.fr avec votre
CV et une lettre de motivation (en français ou en anglais), en incluant dans l’objet du mail : « Candidat
M2 AphidVolatile ».
Master’s 2nd year internship
Title: Impact of aphid symbionts on the attraction of their natural enemies
Supervisors: Maximilien Adam and Enric Frago
Salary: Based on the official pay scale
Duration: 6 months in 2025 with flexible dates
Location: UMR-CBGP, Montferrier-sur-Lez
General context
Aphids cause significant problems for agriculture. One method to reduce their
population is biological control by releasing their natural enemies, such as ladybugs and parasitoid wasps.
These wasps are attracted to plants infested with aphids, where they lay their eggs inside the aphids,
killing the parasitized host and reducing the aphid population.
The bacterium Hamiltonella defensa is a symbiont present in some aphids that allows them to resist
parasitism by parasitoid (Oliver et al. 2003). Moreover, this symbiont reduces the attraction of parasitoids
to aphid-infested plants by altering and reducing the emission of volatile organic compounds (VOCs)
produced by plants (Frago et al. 2017). However, this effect has only been demonstrated in one tritrophic
system.
The presence of H. defensa could also affect the behaviour of other natural enemies of aphids, such as
omnivorous bugs, lacewings, or ladybugs (Costopoulos et al. 2014). Measuring these effects is particularly
important in the context of biological control strategies, as these natural enemies are commercially sold for
aphid control (Biobest 2024).
Objective
The main objective of this project is to increase our understanding of the effects of the
symbiont H. defensa on the attraction of various natural enemies to aphid-infested plants.
Biological System
In this project, we will use the black bean aphid, Aphis fabae, a polyphagous insect
that colonizes various crops (beet, potato, tobacco, etc.). We have different lines of A. fabae that are
genetically identical but vary in the presence and effectiveness of their defensive symbiont H. defensa
(Cayetano et al. 2015). We will study the effect of these symbionts on different natural enemies used in
biological control strategies, such as the omnivorous bug Macrolophus pygmaeus, the ladybug Adalia
bipunctata, the brown lacewing Chrysopa carnea, and the parasitoid Lysiphlebus fabarum. The predatory
insects will be obtained through our collaboration with Biobest. The different aphid lines and parasitoids
were provided by Christoph Vorburger (EAWAG, Switzerland) and are currently being reared at CBGP.
Plan and Methods
We will test the choice of four natural enemies between different pairs of plants
infested by various lines of aphids, varying in the presence and effectiveness of their symbionts. For this,
we will use an olfactometer (Frago et al. 2017), where the natural enemies will be in contact with the
VOCs emitted by each of the two plants without having access to the plant. Preference will be measured
based on the time spent over each plant. Additionally, depending on the student’s interests, it could be
possible to collect the VOCs from the plants to better understand the chemical mechanisms responsible for
the behaviours of natural enemies.
Keywords
symbiotic bacteria, predator, tri-trophic interaction, behavioural ecology, chemical ecology.
To apply
Send an email to enric.frago@cirad.fr and maximilien.adam@cirad.fr with your CV and a
cover letter (in French or English), including in the subject line: « Candidate M2 AphidVolatile”
Références
Biobest (2024) https://www.biobestgroup.com/fr/produits
Cayetano L, Rothacher L, Simon J-C, Vorburger C (2015) Cheaper is not always worse: strongly
protective isolates of a defensive symbiont are less costly to the aphid host. Proc R Soc B Biol Sci
282:20142333. https://doi.org/10.1098/rspb.2014.2333
Costopoulos K, Kovacs JL, Kamins A, Gerardo NM (2014) Aphid facultative symbionts reduce survival
of the predatory lady beetle Hippodamia convergens. BMC Ecol 14:5.
https://doi.org/10.1186/1472-6785-14-5
Frago E, Mala M, Weldegergis BT, et al (2017) Symbionts protect aphids from parasitic wasps by
attenuating herbivore-induced plant volatiles. Nat Commun 8:1860.
https://doi.org/10.1038/s41467-017-01935-0
Oliver KM, Russell JA, Moran NA, Hunter MS (2003) Facultative bacterial symbionts in aphids confer
resistance to parasitic wasps. Proc Natl Acad Sci 100:1803–1807.
https://doi.org/10.1073/pnas.0335320100
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