Foundation for
Arthropod Biodiversity
and Crop Protection

Biodiversité des acariens prédateurs en République du Congo : taxonomie intégrative et fiabilisation des outils de diagnostic

Justification / contexte

Les Phytoseiidae sont une famille d’acariens appartenant à l’ordre des Mesostigmata. Ce sont des Arthropodes primitifs sans antennes ni mandibules qui présentent une paire d’appendices préhensiles situés au niveau de la tête, les chélicères 4 paires de pattes.

Ils appartiennent à deux sous-ordres : les Gamasides et les Actinédides. Le premier ne contient qu'une seule famille, la plus importante en nombre d'espèces utilisés dans les programmes de lutte biologique à travers le monde, pour réguler les pullulations des espèces nuisibles (principalement de la famille des Tetranychidae), responsables d’énormes pertes agricoles [1] [2]. Le second est composé de nombreuses familles avec un nombre inférieur d'espèces considérées comme des auxiliaires moins efficaces. La première espèce de Phytoseiidae a été décrite en 1839 et près de 2800 espèces ont été répertoriées dans le dernier catalogue mondial [3].  Les Phytoseiidae ont une répartition géographique mondiale et se répartissent au sein de 3 sous-familles (Amblyseiinae Muma, Phytoseiinae Berlese et Typhlodrominae Wainstein), 15 tribus, 9 sous-tribus, 84 genres. L’identification de ces morphoespèces est contraignante à cause de 1) leur taille microscopique (0,3 et 0,5 mm) qui rend l’identification impossible à l’œil nu et 2) une forte variabilité intraspécifique de certains caractères considérés comme discriminants (chaetotaxie du dorsum et des pattes, nombre de dents sur les chélicères) [4]. Depuis l’avènement du barcode moléculaire [5], l’identification au rang spécifique au sein des Phytoseiidae est basée à la fois sur l’utilisation des caractères morphologiques, moléculaires et écologiques. Cette fiabilisation du diagnostic est très importante car elle a un impact sur le devenir du programme de protection des cultures mis en place. La taxonomie intégrative a permis de résoudre de nombreuses questions d’ordre taxonomique au sein de la famille des Phytoseiiade [6] [7] [8]. En effet, dans un écosystème, chaque espèce auxiliaire possède ses propres caractéristiques bioécologiques et de prédation, déterminant ainsi leur efficacité à détruire une espèce nuisible cible. Un travail de recherche préliminaire avait été mené préalablement par Monsieur Dollon Jacques Mbama Ntabi en 2018. Cette étude préliminaire avait été réalisée en République du Congo dans la zone sud de Brazzaville et a mis en évidence la présence de six espèces (Euseius fustis, Euseius sp nov, Phytoseius amba, Iphiseius degenerans, Amblyseius rykei et Amblyseius jamesi) dans cinq cultures maraichères très consommées par la population congolaise à savoir : le manioc, l’aubergine, le gombo, le piment et la tomate [9], [10]. Ce travail avait permis de compléter la seule étude existant sur cette problématique [11]. Le but de ce travail de thèse sera de 1) poursuivre l’évaluation de la biodiversité des acariens prédateurs en élargissant la zone d’échantillonnage aux parties Nord, Est et Ouest de Brazzaville, 2) terminer l’identification morphologique de 516 individus qui ont été conservés dans l’éthanol à 70°C et enfin, 3) confirmer la corrélation entre l’architecture foliaire (biodiversité plus élevée sur les plantes hôtes à feuilles glabres que sur celle à feuilles pubescentes) et la répartition spatiale des acariens Phytoseidae et enfin 4) confirmer le statut d’une nouvelle espèce Euseius nsp pour la science à l’aide des croisements biologiques.

Objectifs

Principal

  1. Décrire la biodiversité des acariens prédateurs présents dans les zones maraichères de Brazzaville

Secondaires

  1. Comparer la congruence entre les résultats des analyses morphologique et moléculaire
  2. Comparer la spécificité diagnostique des marqueurs moléculaires mitochondriaux (12S ARN, CytB, COI) et nucléaires (ITS)
  3. Confimer le statut d’Euseius nsp

Schéma de la recherche

Étude descriptive transversale et longitudinale

Procédures de la recherche

Échantillonnage

  • Sélection des zones

Quatre zones maraichères pilotes situées au nord, au sud, à l’est et à l’ouest de la ville seront sélectionnées. Ces zones sont regroupées en coopérative et sont situées dans les arrondissements ou quartiers suivants : Talangaï, Mpila, Kronenbourg, Sans-fil, Yala-yala, Mfoa, Mbama, Djoué, Mfilou, l’ex Orstom et Kombé. Récolter au minimum 50 feuilles au sein de chaque parcelle de manière aléatoire

Analyse morphologique

  • Montage des acariens

Les acariens seront montés entre lame et lamelle dans le milieu de Hoyer Après l’étape de montage, les lames seront séchées dans des étuves à 60 ° durant plusieurs jours.

  • Observations microscopiques

Les analyses morphologiques seront réalisées grâce à un microscope optique à contraste de phase (Leica DMLB, Leica Microsystèmes SAS, Rueil-Malmaison, France) associé à une station d’acquisition d’images et à un logiciel de mesures. Les caractères morphologiques communément utilisés pour le diagnostic spécifique seront observés (variables qualitatives notion de présence / d’absence) ou mesurées (variables quantitatives).

Analyses moléculaires

Extraction d’ADN

L’ADN sera extrait de l’ensemble des populations d’acariens collectés à partir du Kit d’extraction Qiagen « DNA Easy Blood and Tissues ». Ce protocole comprend quatre principales étapes qui sont les suivantes : le broyage mécanique, la lyse cellulaire, le nettoyage et l’élution de l’ADN.

  • Amplification et séquençage de l’ADN

Des fragments d’ADN mitochondrial (ARNr 12S, COI, et ITS) seront amplifiés à partir des protocoles d’amplification utilisés pour les Arthropodes. Le séquençage s’effectuera au sein de la société MACROGEN

  • La correction des séquences et le contrôle de la qualité de la séquence amplifiée

La correction des séquences sera réalisée avec le logiciel Geneious pro 3.5.4

Une fois la séquence « nettoyée », un blast (basic local alignement search tool) sera effectué pour vérifier que (1) la séquence du spécimen amplifiée appartient bien à la famille des Phytoseiidaeet (2) la séquence amplifiée n’était pas un pseudogène.

  • Variabilité intra et interspécifique

Assignation des espèces grâce à l'utilisation du facteur '10'

Croisements biologiques

Une deutonymphe de chaque population sera isolée et placée dans une cellule d'élevage (disque en plastique confiné avec des barrières de coton humide) avec un mâle de la même population (contrôle) et de l'autre population. Les mâles ne seront pas enlevés tout au long de l'expérience. Les acariens seront nourris avec des œufs de Tetranychus urticae, fournis tous les deux jours sans limitation, et des observations seront effectuées tous les deux jours jusqu'à la mort de la femelle. La fécondité et la viabilité de la progéniture jusqu'à l'âge adulte seront évaluées. 

Critères de jugement

Critère de jugement principal

Valeur de l’indice de Shannon au sein de chaque plante hôte

Critères de jugement secondaires

Valeur de l’indice de Piélou au sein de chaque plante hôte

Congruence des scores des deux outils (approches morphologique et moléculaire) pour chaque diagnostic

Seuil de variabilité intra et interspécifique et absence de chevauchement

Incompatibilité de reproduction entre Euseius nsp et Euseius fustis

Taille d'étude

C’est une étude descriptive, il n’y a pas de calcul du nombre d’individusC’est une étude descriptive, il n’y a pas de calcul du nombre d’individus

Analyse statistique des données

Les analyses statistiques seront réalisées du logiciel SPSS ou du logiciel R. Le degré de signification statistique retenu pour l’ensemble des analyses sera fixé à 5 % et un minimum de 80% de puissance.

Analyses principales

Les variables qualitatives seront présentées sous forme de pourcentage et les variables quantitatives de moyenne et d’écart type

A chaque variable sera calculée un intervalle de confiance

Les scores des indices de Shannon et d’équitabilité de piélou seront calculés pour chaque plante hôte étudiée

Analyses secondaires

Pour comparer deux pourcentages, un test du khi-deux sera effectuée ou un test exact de Fischer si les conditions d’application d’un test paramétrique ne  sont pas remplies. Pour comparer deux moyennes on utilisera le test de Student (en fonction de la normalité de la variable quantitative évaluée par un test de Shapiro-Wilk et de l’égalité des variances), un test de Welch (test t’) si les variances entre les deux groupes ne sont pas égales ou un test Z si les effectifs sont grands(n> 30) que les variables ne suivent pas une loi normale.  Enfin nous effectuerons un test non paramétrique de Mann-Whitney si les conditions d’applications d’un test paramétrique ne sont pas remplies.

Retombées attendues

Les résultats de cette étude vont permettre à court terme d’avoir une évaluation suffisamment exhaustive de la biodiversité des acariens prédateurs présentes sur les cultures maraîchères de Brazzaville. A long terme, ces connaissances permettront de proposer des solutions aux agriculteurs pour favoriser l’installation et le maintien des acariens prédateurs grâce à 1) des lâchers d’acariens prédateurs 2) la plantation d’essences végétales spécifiques qui vont favoriser le maintien et le développement de ces espèces auxiliaires.

Bibliographie

  1. A. Mcmurtry, G. J. D. Moraes, and N. F. Sourassou, « Revision of the lifestyles of phytoseiid mites (Acari: Phytoseiidae) and implications for biological control strategies », Syst. Appl. Acarol., p. 297‑320, 2013, doi: 10.11158/saa.18.4.1.
  2. A. McMurtry and B. A. Croft, « Life-styles of Phytoseiid mites and their roles in biological control », Annu. Rev. Entomol., vol. 42, p. 291‑321, 1997, doi: 10.1146/annurev.ento.42.1.291.
  3. A. Chant and J. A. McMurtry, « A review of the subfamilies Phytoseiinae and Typhlodrominae (Acari: Phytoseiidae) », Int. J. Acarol., vol. 20, no 4, p. 223‑310, 1994, doi: 10.1080/01647959408684022.

  Moraes G J, McMurtry J A, Denmark H A et Campos C B. 2004. «A revised catalog of the mite family Phytoseiidae». Zootaxa 434: 1-494

Hebert PD, Cywinska A, Ball SL, deWaard JR. Biological identifications through DNA barcodes. Proc Biol Sci. 2003 Feb 7;270(1512):313-21. doi: 10.1098/rspb.2002.2218. PMID: 12614582; PMCID: PMC1691236.

M.-S. Tixier, M. Okassa, and S. Kreiter, « An integrative morphological and molecular diagnostics for Typhlodromus pyri (Acari: Phytoseiidae) », Zool. Scr., vol. 41, no 1, p. 68- 78, 2012.doi: 10.1111/j.1463-6409.2011.00504.x.

  1. Okassa, M.-S. Tixier, and S. Kreiter, « Morphological and molecular diagnostics of Phytoseiulus persimilis and Phytoseiulus macropilis (Acari: Phytoseiidae) », Exp. Appl. Acarol., vol. 52, no 3, p. 291‑303, 2010, doi: 10.1007/s10493-010-9364-x.

M.-S. Tixier, S. Kreiter, Z. Barbar, S. Ragusa, and B. Cheval, « Status of two cryptic species, Typhlodromus exhilaratus Ragusa and Typhlodromus phialatus Athias-Henriot (Acari: Phytoseiidae): consequences for taxonomy », Zool. Scr., vol. 35, no 2, p. 115‑122, 2006, doi: org/10.1111/j.1463-6409.2006.00222.x.

  1. Belle Mbou Okassa, D. M. Ntabi, and A. Lenga, « Morphological and molecular identification of specimens in the genus Euseius (Acari: Phytoseiidae) from the Republic of Congo », Zootaxa, vol. 4768, no 4, p. 479-498, 2020, doi: 10.11646/zootaxa.4768.4.2.
  2. Belle Mbou, V. Dibangou, G. Bikouta, and A. Lenga. Brief Inventory of Phytoseiidae (Parasitiformes) Found on Vegetable Crops in the Republic of Congo. Journal of Zoological Research. Volume 04 | Issue 02 | April 2022

Gutierrez, Jean. P. et Bonato. (1994). Les Acariens Tetranychidae    attaquant le manioc au Congo et quelques-uns de leurs predateurs. Journal Afrique zoologie, 108(2) :191-200.