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Biologie de l'invasion d'un termite américain en France : évolution de l'organisation sociale et conséquences sur le succès invasif, Invasion biology of an american termite in France : evolution of the social organization and consequences on the invasive success

De
278 pages
Sous la direction de Anne-genevieve Bagneres
Thèse soutenue le 02 juillet 2010: Tours
L’augmentation des problèmes liés aux invasions biologiques nécessite une meilleure compréhension des mécanismes permettant le succès invasif d’une espèce. Chez les insectes sociaux invasifs, les études se sont focalisées sur les Hyménoptères, et ont montré que l’organisation sociale des populations introduites présentait des caractères propres. L’objectif principal de cette thèse est de caractériser l’organisation sociale des populations introduites chez les termites (Isoptères) à travers l’étude de l’invasion de Reticulitermes flavipes en France. L’ensemble des résultats révèle que (i) l’organisation sociale des populations introduites varie de celle des populations natives en présentant une forme extrême de néoténie et une forte capacité à fusionner ; (ii) ces variations semblent résulter d’une évolution suite à l’introduction et (iii) avoir favorisé l’installation et l’expansion de ce termite en France, similairement à l’unicolonialité et la polygynie des Hyménoptères sociaux introduits. Les possibles origines évolutives des variations observées entre les populations natives et introduites de R. flavipes sont discutées.
-Compétition
The increasing of ecological and economical problems linked to biological invasion phenomenon necessitate a better understanding of mechanisms allowing an invasive success. In social insects, studies are mainly focused on social Hymenoptera, and has demonstrated that social organization of introduced populations presented particular characters allowing their invasive success. The principal objective of my PhD is to characterize the social organization of the introduced populations in Isoptera through the study of the American termite Reticulitermes flavipes introduced in France. The overall of results reveals (i) strong variations of social organization between native and introduced populations presenting a extreme form of neoteny and a strong capacity to colonial fusion; (ii) these variations seem to have evolved after its introduction in France, and (iii) to allow the establishment and expansion of R. flavipes in France, similarly to unicoloniality and polygyny observed in the social invasive Hymenoptera. The possible evolutionary origins of the observed variations between native and introduced populations of R. flavipes are discussed.
Source: http://www.theses.fr/2010TOUR4024/document
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UNIVERSITÉ FRANÇOIS - RABELAIS
DE TOURS


ÉCOLE DOCTORALE SST
Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte

THÈSE présentée par :
Elfie PERDEREAU

soutenue le : 2 juillet 2010


pour obtenir le grade de : Docteur de l’université François - Rabelais
Discipline/ Spécialité : Sciences de la Vie


BIOLOGIE DE L’INVASION D’UN TERMITE AMERICAIN EN FRANCE

Evolution de l’organisation sociale et conséquences sur le succès
invasif


THÈSE dirigée par :
meM Anne-Geneviève BAGNERES Directeur de Recherche, CNRS, Tours

Co encadré par :
M. Franck DEDEINE Maître de Conférences, Université François-Rabelais, Tours

RAPPORTEURS :
M. Alain ROQUES Directeur de Recherche, INRA, Orléans
M. Denis FOURNIER Chercheur, FRS-FNRS, Bruxelles


JURY :
M. Jean-Paul MONGE Professeur, Université François-Rabelais, Tours
M. Alain ROQUES Directeur de Recherche, INRA, Orléans
M. Denis FOURNIER Chercheur, FRS-FNRS, Bruxelles
M. Ed VARGO Professeur, Université de Caroline du Nord, Raleigh
M. Franck DEDEINE Maître de Conférences, Université François-Rabelais, Tours
meM Anne-Geneviève BAGNERES Directeur de Recherche, CNRS, Tours

A mon père Bruno Perdereau,
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Remerciements

Je souhaite tout d’abord remercier Messieurs Denis Fournier, Alain Roques,
Edward Vargo et Jean-Paul Monge d’avoir accepté d’être membres du jury de ma thèse.

Ce travail a été réalisé { l’Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte (IRBI).
Je tiens donc à remercier les directeurs successifs de ce laboratoire, Jérôme Casas et
Jean-Paul Monge, de m’y avoir accueilli et de m’avoir donné les moyens de mener mon
travail dans des conditions optimales.

Je tiens à remercier ma directrice de thèse, Anne-Geneviève Bagnères, tout
d’abord de m’avoir permis d’effectuer ce travail de thèse dans son équipe puis de
m’avoir fait confiance dans tout ce que j’ai entrepris au cours de ma thèse. J’ai apprécié
la disponibilité, l’autonomie et le soutien scientifique et personnel qu’elle m’a accordé. Je
tiens également à remercier Anne-Geneviève de m’avoir fait découvrir le « monde », à
travers toutes les missions d’échantillonage que j’ai pu effectuer et tout les congrès
auxquels j’ai pu assisté.

Je tiens à remercier Franck « co-encadrant » Dedeine, de m’avoir aussi bien « co-
encadré ». Je le remercie de m’avoir poussé à aller toujours plus loin, d’avoir pris la
patience de m’inculquer ou essayer de m’inculquer tout qu’il sait et pour nos captivantes
discussions scientifiques. J’ai apprécié son entrain, ses idées à foison, et son
perfectionnisme. Ma thèse ne sera pas ce qu’elle est sans lui.

Je remercie chaleureusement l’ensemble de l’équipe ISEC qui m’ont aidé au
quotidien, et plus particulièrement Jean-Philippe pour tout ses conseils et son aide pour
les mises au point des protocoles de chimie analytique. Je remercie Marie pour toutes
nos longues discussions, son grand soutien et son aide dans mes préparations de cours.
Merci à Sylvain, pour sa bonne humeur, nos franches parties de rigolades, tout les
échanges scientifiques ou non, et pour son aide sur R gui et les analyses
phylogénétiques.
5

Je tiens à remercier Mickael Scharf, Nan-Yao Su, Claudia Husseneder, Edward
Vargo et l’ensemble de leur équipe de m’avoir accueilli chaleureusement dans leur
laboratoire en Floride et en Louisiane et de m’avoir aidé { récolter des termites aux USA.

Je remercie également Dominique Pierre pour la tutelle de mon monitorat et de
m’avoir donné les moyens d’enseigner ce que j’aimais.

Je tiens à remercier les personnes qui ont partagé mon bureau, et tout
particulièrement Laurianne, pour tous ses précieux conseils et nos discussions
passionnées de thésardes fatiguées. Je tiens à remercier Marjorie, en premier lieu pour
son aide dans une partie de ma thèse dans le cadre de son stage de Master 1, mais
également pour son assistance en informatique et ses bon gâteaux qu’elle a fait
dernièrement (continue !!!).

Je remercie l’ensemble des stagiaires avec lesquels j’ai interagi et qui ont pu
travailler ou non dans le cadre de ma thèse : Charles Edouard Imbert, Yann Bourgeois,
Maxime Traineau, Jérémy Dion, Xavier Landré et également Lucille Moriceau.

Je remercie Stéphanie Bankhead-Dronnet, de m’avoir conseillé et fait collaborer à
un de ses articles. Je tiens à remercier aussi Céline et Apolline pour leur soutien et leur
sympathie.

Merci à Marie, Sylvain et David pour leur écoute et nos moments de détente
sportive.

J’en arrive { des remerciements plus personnels, en commençant par mes amis :
Un grand Merci à mes amis de toujours !!!!! Willou, Nese, Jonath et Jeremy qui ont
pu me soutenir en me faisant toujours marrer. Je remercie « ma poulette » Anne Lise qui
m’a toujours remonté le moral lors de nos discussions de tout et de rien pendant des
heures au téléphone. Je remercie également Jean-Phi de s’être toujours intéressé { mon
travail et de m’avoir soutenue.
Je remercie ma famille en débutant par ma mamie Yoyo qui m’a aidé à en arriver
l{ et pour qui j’ai une tendresse énorme.

Merci à ma petite sœur, Juliette, d’être telle qu’elle est : joyeuse, marrante et
pleine de vie. Bien sûr, je remercie ma belle-maman, Claudie, d’avoir été l{ dans les
moments douloureux que nous avons traversé ensemble et de s’occuper
perpétuellement de tout, je ne sais pas ce comment j’aurais fait sans elle.

Merci à ma grande sœur, Anaïs, de s’être toujours occupé de moi, pour sa
spontanéité, son humour et son aide pour les TIFF. Merci également à Frédéric de
s’occuper bien d’elle, qu’{ cela ne tienne, don !

Je remercie énormément ma mère, Sylvie, pour qui j’ai une grande fierté. Merci
maman de m’avoir aidé { relativiser, de m’avoir toujours soutenue, calmée, encouragée
tout au long de mon cursus et de m’avoir donné les moyens d’en arriver l{.

Je remercie mon père, Bruno, de m’avoir donné l’envie de faire de longues études.
Tu vois papa j’ai réussi je suis pas docteur en médecine mais docteur en Sciences de la
vie !
Et finalement, je remercie, mon ti collègue, mon ti copain, Simon de m’avoir aidé
et supporté, mais également pour être le meilleur renifleur de termites (la palme d’or).
Merci Simon de m’avoir montré toutes les techniques de biologie moléculaire et de ta
grande disponibilité tout au long de ma thèse, surtout dernièrement. Mais surtout de
manière plus personnel, merci de m’avoir insufflé un nouvel élan de vie et toujours
soutenue.


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Résumé
La constante augmentation des problèmes écologiques et économiques liés aux invasions
biologiques nécessite une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels une espèce
introduite dans un nouvel environnement parvient { s’établir et { se propager. Les insectes
sociaux figurent parmi les animaux les plus invasifs, causant souvent des dégâts considérables.
Jusqu’{ aujourd’hui, les études se sont focalisées sur les Hyménoptères sociaux. Chez ces
insectes, il a été montré que l’organisation sociale des populations introduites présente souvent
des caractéristiques propres (polygynie, unicolonialité) pouvant expliquer, au moins en partie,
leur succès invasif. Bien que les Isoptères (termites) introduits sont nombreux, ils n’ont fait
l’objet que de peu d’études.

L’objectif principal de cette thèse est de caractériser l’organisation sociale des
populations introduites chez les Isoptères, { travers l’étude du termite américain Reticulitermes
flavipes (Rhinotermitidae) introduit en France. Cette étude vise plus précisément à répondre à
trois questions : (i) l’organisation sociale des populations introduites varie t-elle de celle des
populations natives ? (ii) si oui, est-ce que ces variations résultent d’une évolution suite {
l’introduction ? (iii) Est-ce que les caractéristiques sociales acquises par les colonies introduites
favorisent leur installation et leur propagation en France ?

L’étude de la structure génétique d’une population introduite française de R. flavipes
révèle une organisation sociale particulière qui diffère fortement de l’organisation sociale
rencontrée dans la majorité des populations américaines. Les colonies françaises sont
spatialement très étendues et possèdent toutes de nombreux reproducteurs secondaires
néoténiques. De plus, les analyses génétiques montrent une fréquence importante de fusion
coloniale, un phénomène absent ou rare dans la majorité des populations américaines.
Nos études de comportement dévoilent que les colonies introduites de R. flavipes ne sont
jamais agressives les unes envers les autres. Cette absence d’agression intraspécifique, associée
à une homogénéité des facteurs jouant dans la reconnaissance coloniale (hydrocarbures
cuticulaires), pourraient expliquer l’importante proportion de fusion coloniale. Les résultats de
comportement révèlent également que R. flavipes est très agressif vis-à-vis de l’espèce
autochtone française, R. grassei, avec lequel il est en compétition dans certaines régions de
France.
Les analyses phylogéographiques des populations de R. flavipes suggèrent, à la fois sur la
base d’un marqueur mitochondrial (CO II) et des microsatellites, des populations de Louisiane
comme source de l’introduction des populations françaises. L’étude des composés chimique
(hydrocarbures cuticulaires et composés défensifs des soldats) conduit à la même conclusion.
Par ailleurs, les analyses indiquent que le niveau de diversité génétique dans les population
introduites est plus faible que celui des populations louisianaises, suggérant la présence d’un
effet de fondation durant l’introduction.

L’ensemble de ces études montrent que l’organisation sociale des populations françaises
de R. flavipes a évolué suite { l’introduction. La présence de nombreux reproducteurs au sein des
colonies et les fusions coloniales associées au manque d’agression intraspécifique sont des
caractères analogues { la polygynie et l’unicolonialité des Hyménoptères sociaux introduits. Ces
caractéristiques sociales des populations de R. flavipes semblent être propices à l’installation et à
l’expansion de ce termite en France, notamment en zone perturbée. Les possibles origines
évolutives des variations observées entre les populations natives et introduites de ce termite
sont discutées.
Mots-clés : Invasions biologiques, Insectes sociaux, Organisation sociale, Unicolonialité, Système
de reproduction, Termites, Néoténie, Fusion, Phylogéographie, Compétition, Diversité génétique,
Hydrocarbures Cuticulaires, Microsatellites.
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