Guerin, Patrick

Olfaction is of major importance for survival and reproduction in moths. Males possess highly specific and sensitive olfactory receptor neurones to detect female sex pheromones. However, the capacity of male moths to respond to host-plant volatiles is relatively neglected and the role that such responses could play in the sensory ecology of moths is still not fully understood. The present study aims to identify host-plant stimuli for the European grape berry moth Eupoecilia ambiguella Hb. (Tortricidae, Lepidoptera), a major pest of vine in Europe. Headspace volatiles from Vitis vinifera L. cv. Pinot Noir, Vitis vinifera subsp. sylvestris and five other host-plant species comprising five different families are analyzed by gas chromatography linked to electroantennogram (EAG) recording from male E. ambiguella antennae and by gas chromatography-mass spectrometry. This procedure identifies 32 EAG-active compounds, among them the aliphatic compounds 1-hexanol, (Z)-3-hexenol, (Z)-3-hexenyl acetate and 1-octen-3-ol; the terpenes limonene, β-caryophyllene and (E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene; and the aromatic compounds benzaldehyde and methyl salicylate. Male and female E. ambiguella show similar EAG response amplitudes to individual chemical stimuli and also to mixtures of plant volatiles, as represented by essential oils from ten other plant species. This possibly indicates a common role for plant compounds in the sensory ecology of the two sexes of E. ambiguella.

The European grape berry moth is an important pest in vineyards. Males respond to the female-produced sex pheromone released from a piezo nebulizer in a dose-dependent manner in a wind tunnel: <50% arrive at the source at 5–50 pg/min (underdosed), 80% arrive at 100 pg/min to 10 ng/min (optimal) and <20% arrive at 100 ng/min (overdosed). Males responding to overdosed pheromone show in flight arrestment at 80 cm from the source. Host plant chemostimuli for Eupoecilia ambiguella increase the responses of males to underdosed and overdosed pheromone. (Z)-3-hexen-1-ol, (+)-terpinen-4-ol, (E)-β-caryophyllene and methyl salicylate released with the underdosed pheromone cause a significant increase in male E. ambiguella flying to the source. Time–event analysis indicates a positive correlation between faster activation and probability of source contact by the responding males. The four host plant compounds added to the overdosed pheromone permitted males to take off faster and with a higher probability of flying to the source. This suggests that perception of host plant products with the sex pheromone facilitates male E. ambiguella to locate females on host plants, lending credence to the hypothesis that plant products can signal rendezvous sites suitable for mating.

Les vers de la grappe Eupoecilia ambiguella Hb. et Lobesia botrana Den. et Schiff. (Lepidoptera, Tortricidae) sont les principaux ravageurs des vignobles européens. Les larves engendrent des dégâts directs en se nourrissant des organes reproducteurs de la plante, et indirects en favorisant l'infection des baies de raisins par des pathogènes saprophytes. Cela entraîne des pertes économiques importantes. La confusion sexuelle est une méthode alternative aux insecticides pour contrôler les populations des vers de la grappe. Elle présente toutefois certaines limites d'application tant au niveau économique que pratique. C'est dans l'objectif de pallier ces limites que s'inscrit ce travail par l'ébauche d'un attracticide, l'appréciation de l'efficacité de ce type de lutte et l'évaluation de l'impact des composés phéromonaux sexuels sur la physiologie de l'insecte. Les essais comparatifs de piégeage réalisés en vignoble et les observations faites en tunnel de vol à l'aide de sources contenant différentes charges en phéromones ne permettent pas de déduire la quantité optimale à utiliser dans un appât attracticide. Ils soulignent la difficulté de combiner le contact de l'insecte avec la source et la rémanence de l’attractivité sur l'ensemble de la saison. Les deux espèces étudiées présentent des comportements différents face aux charges phéromonales exposées. Les charges relativement élevées semblent plus attractives pour E. ambiguella, tandis que L. botrana tend à s'orienter vers des charges plus faibles. Les faibles densités de populations de vers de la grappe généralement présentes dans les vignobles engendrent des difficultés pour l'évaluation de nouvelles méthodes de lutte. L’utilisation d'une petite cage offre désormais une méthode simple, rapide, fiable et peu coûteuse pour mesurer l'influence des phéromones sexuelles sur l'accouplement des insectes. Pour cela, huit couples de vers de la grappe sont exposés, durant une nuit, dans une enceinte cubique 35 cm de côté installée au centre d’un vignoble, traité ou non par l'application de phéromones sexuelles. Le dénombrement des spermatophores issus de l'accouplement permet d’évaluer l’influence de ces composés phéromonaux sur le comportement de reproduction. Ces résultats donnent désormais des indices objectifs sur l'efficacité du mélange testé et l'intérêt d'installer des essais à grande échelle. Au cours des essais pour élaborer ces cage, il a pu être demontré que l’augmentation du taux d’émission par des âppats phéromonaux entraine une diminution des accouplements. Bien que l'impact des phéromones sexuelles sur le comportement d'accouplement des insectes ait suscité un vif intérêt chez les chercheurs, peu se sont intéressés à l'effet de ces composés sur la physiologie de ces insectes. Aussi, l'approche plus fondamentale de ce travail fournit des informations concernant le vol, la physiologie et le métabolisme énergétique de L. botrana. L'important potentiel de vol de L. botrana a été mis en évidence à l'aide des méthodes du carrousel de vol et du tunnel de vol. Avec une durée de vol moyenne de 12 minutes sans pause, L. botrana peut parcourir jusqu'à 35 kilomètres sur 24 heures d'observation. Les conséquences de ce vol observées sur le métabolisme et la physiologie de l'insecte montrent une diminution significative des réserves énergétiques. Mesurés par spectrophotométrie, les lipides semblent être les principaux carburants utilisés par L. botrana pour répondre à la demande énergétique du vol, avec une concentration en lipides totaux représentant un cinquième de la masse de l'organisme. L'exposition à la phéromone indique une tendance non significative à la réduction de ces réserves. La charge énergétique cellulaire, calculée à l'aide de la quantification des adénylates par HPLC, augmente durant les stades de croissance de l'insecte, puis diminue brusquement au moment de l'émergence de l'adulte. Elle tend à se stabiliser tout au long de ce stade, pour chuter de manière importante au moment de la mort lorsque les réserves énergétiques disponibles sont épuisées. Cependant, cette étude n'a pas permis de mettre en évidence l’influence du vol et de l’exposition à la phéromone sur l'état énergétique cellulaire de l’insecte. Les résultats obtenus dans ce travail offrent de nouvelles perspectives pour l'élaboration et l'évaluation de l'attractivité d'appâts contenant des composés sémiochimiques. Les méthodes développées peuvent apporter des informations sur le comportement des insectes utiles pour la pratique, mais également en recherche fondamentale., The grape moths Eupoecilia ambiguella Hb. et Lobesia botrana Den. et Schiff. (Lepidoptera, Tortricidae) are the two main pests of European vineyards. By feeding on the reproductive organs of plants larvae can harm vines directly and indirectly. The latter is provoked by favouring the infection of berries with pathogenic saprophytes and these infections can cause major economic losses. Mating disruption is a well established alternative to insecticides for controlling the two pest species. However, this control method presents some limits in terms of application and expenses. The aim of this work was to recoup these limits by developing an attracticide, by facilitating the evaluation of mating disruption's efficiency and by quantifying the impact of sex pheromones on the physiology of insects. The disposal of pheromone traps in vineyards and the observations made in a wind tunnel did not allow determining the optimal pheromone concentration deployed in an attracticide. My results emphasise the difficulty between deploying a pheromone lure that permits the contact of insects with the source and the persistence of the lure over the season. Moreover, the two grape moths behave dissimilar confronted with different pheromone concentrations. Eupoecilia ambiguella seems to be attracted by high concentrations, whereas L. botrana prefers low pheromone loads. Low population densities of grape moths in vineyard pose difficulties to assess new control approaches. The use of a small cage may present a fast, simple and cheap method to evaluate the impact of sex pheromones on insect mating. By exposing eight couples of grape moths for one night in cages of 35 cm side length that are installed in the centre of pheromone treated and untreated vineyards, the impact of pheromones on mating can be assessed by the count of the number of dissected spermatophores. Experiments showed that this novel evaluation method offers a fast and reliable way to measure the impact of pheromones on insect mating. The obtained results may help predicting the value/use of the setup of large-scale field trials. The development of these small field cages also demonstrated that mating suppression increases with the emission rate of pheromone lures. Even though the impact of sex pheromones on mating is well understood, little information is available on their effect on the physiology of insect. This work bridges some of these gaps and provides some more fundamental insights on the flight, physiology and metabolism of L. botrana. Tests conducted with a flight mill and in a wind tunnel showed that L. botrana can fly up to 12 minutes without a break and that they can cover a distance of 35 kilometres per day. In addition, flight affects insect physiology and metabolism by decreasing the energetic reserves. Spectrophotometry indicated that lipids are the principal source powering the flight of L. botrana. The total amount of lipids can account for a fifth of the fresh weight of adults. However, the exposure of insects to sex pheromones did not significantly decrease these energetic reserves. The energetic charge of moths, calculated by the quantification of adenylates with an HPLC, increases during larval development for sharply decreasing at the emergence of adults. The energetic charge of adults seems to be stable and falls drastically at death. However, flight and the exposure to pheromones had no effect on the energetic charge of L. botrana males. The results obtained in this thesis provide new perspectives in the development and assessment of semiochemical lures. The elaborated methods may deepen our understanding of insect behaviour and the knowledge gained may be of valuable use in fundamental and applied research.

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