Biodiversité des bruches sur le haricot (Phaseolus vulgaris) et le pois (Cajanus cajan et Vigna unguiculata subsp. Cylindrica) en République du Congo : Bio contrôle en post récolte et lutte biologique

Le haricot commun Phaseolus vulgaris Linné 1753 et les pois Cajanus cajan et Vigna unguiculata subsp. cylindrica Linné 1753 sont les principales légumineuses consommées en République du Congo (RC). La consommation de ces deux légumineuses est cruciale pour de nombreuses populations, car elle constitue une source importante de protéines (22% du poids sec), de fer, de zinc, de fibres et de sucres lents  (Stanton 1970, Pujolà et al. 2007, Huignard et al. 2011). En RC, la production de ces légumineuses reste largement une préoccupation traditionnelle dans laquelle la plupart des producteurs sont de petits exploitants regroupés soit en groupements agricoles soit en communautés familiales, d'où leur faible productivité. Parmi les facteurs limitant les performances de l'agriculture congolaise, on peut citer : - l'absence d'un système de protection des cultures, et - le niveau élevé des pertes post-récolte. La conséquence est que la quantité produite est faible et ne peut pas couvrir les besoins de toute la population, d'où le recours à l'importation principalement du Cameroun, ce qui entraîne une hausse des prix de cette légumineuse sur les marchés locaux. Malheureusement, ces légumineuses sont attaquées par des insectes ravageurs. Ces insectes sont principalement des Coléoptères de la famille des Chrysomelidae et de la sous-famille des Bruchinae Delobel A, Trans M. (1993). Les cultures de haricots dans le monde (en particulier P. vulgaris) sont attaquées préférentiellement par le charançon commun du haricot (Acanthoscelides obtectus (Say)) et le charançon mexicain du haricot (Zabrotes subfasciatus (Boheman)). Schmale et al (2002) estiment que 35-40% des cultures de haricots sont détruites par A. obtectus en Amérique latine. Les pertes sont similaires en Afrique orientale et centrale où les cultures de haricots sont largement répandues (Paul et al 2010 ; Huignard et al. 2011). Les cultures de pois sont attaquées par Bruchus pisorum, Zabrotes subfasciatus et Callosobruchus maculatus. Southgate 1979 ; Meik & Dobie 1986 ; Delobel &Trans 1993 ; Huignard et al. 2011).

Les dégâts qui en résultent peuvent se produire en plein champs, mais les dégâts les plus importants ont lieu pendant la période de stockage post-récolte des graines (Rawal & Navarro 2019). En l'absence de tout traitement, les ravageurs peuvent détruire jusqu'à 30% de la récolte après 6 mois de stockage. Les coléoptères Bruchinae polyvoltins sont certainement les ravageurs les plus nuisibles, ils se développent et se reproduisent au sein des stocks (Johnson 1981). Une méthode de contrôle biologique impliquant des macro-organismes constituerait une alternative à l’utilisation des produits phytosanitaires. Un certain nombre d'Hyménoptères parasitent les œufs et les larves des bruches des genres Bruchidius, Callosobruchus, Acanthoscelides et Zabrotes. D’après la littérature, parmi les parasitoïdes, seuls Dinarmus basalis et Eupemus vuilleti peuvent se développer en plein champs et dans les stocks de graines (Huignard et al. 2011). Le succès de la pression parasitaire sur les bruches dépendra donc 1) du taux de reproduction et de développement des parasitoïdes utilisés, 2) du taux de contamination des graines au moment de la dissémination, et enfin 3) de la diversité des bruches présentes dans les graines. Des études ont montré que le taux d'infestation varie selon les espèces. Ainsi, le nombre de couples de parasitoïdes lâchés dépendra de l'espèce de bruches à parasiter. Il existe peu de données scientifiques concernant la diversité des bruches présentes sur les haricots et les pois en RC (Delobel 1984). Une seule étude récente a été publié (Dibangou et al. 2021) et une autre et en cours de soumission (Belle Mbou Okassa et al. In press).

Pendant des décennies, l'identification des morphoespèces a été effectuée exclusivement à partir des diagnostics morphologiques fournis par les études taxonomiques (Borowiec 1987). Cette méthode d’identification requiert des compétences particulières souvent acquises par une longue expérience que seuls les experts, tels que les taxonomistes et les techniciens qualifiés possèdent (Raupach et al. 2010). Compte tenu de la diminution du nombre d'experts (Agnarsson & Kuntner 2007) et de l’érosion de la biodiversité, une méthode alternative a été proposée pour accélérer l’inventaire de la biodiversité existante et permettre l'identification des espèces par des non-spécialistes. C'est pourquoi, depuis 2003, l’identification des morphoespèces à partir d’une courte séquence d’ADN mitochondrial a été proposée par Hebert et al (2003a et 2003b). Cet outil permet d'identifier les stades immatures qui sont très difficiles à identifier chez les insectes (Bahkoum et al 2011.), les morphoespèces qui ne présentent pas suffisamment de caractères discriminants ainsi que les espèces cryptiques Magoga et al (2018) ont testé l'efficacité du COI sur près de 7 237 séquences nucléotidiques COI, soit 542 espèces de Chrysomelidae. L'efficacité du barcoding était de 94%, c'est-à-dire que 6% des séquences ont été mal identifiées. Depuis l'article fondateur d'Hebert publié en 2003, d'autres marqueurs moléculaires ont également été utilisés avec succès par exemple, l'ARNr 12S, le Cytb et l'ITSS (Tixier et al 2006 ; Okassa et al 2009, 2010, 2012 ; Hernández- Triana et al. 2019)

L'objectif principal de cette problématique de thèse sera de mettre en place une méthode de lutte biologique pour réduire les infestations de bruches en post récolte dans les stocks des principales légumineuses consommées par la population congolaise

Principal

• Évaluer la diversité des populations de bruches intra et interspécifiques présentes sur le haricot et les deux variétés de pois (en plein champs et dans les zones de stockage) à l’aide du barcoding multilocus (ARNr 12S, COI, et ITSS).

Secondaires

• Évaluer la diversité des Hyménoptères parasitoïdes présents dans les zones de stockages en RC
• Élever les populations d’hyménoptères parasitoïdes identifiées
• Tester cette méthode de bio contrôle en conditions expérimentales pour évaluer le niveau de pression parasitaire à effectuer sur chaque ravageur
• Essai de lutte biologique en conditions réelles

Étude descriptive transversale et longitudinale

Critères de jugement principal

Valeurs des indices de Shannon et de Piélou

Critères de jugement secondaires

Valeurs des indices de Shannon et de Piélou

Congruence des scores des deux outils pour valider chaque rang spécifique

Seuil de variabilité intra et interspécifique et absence de chevauchement

Réduction significative du niveau d’infestation suite à la pression parasitaire

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

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.

• Créer une base donnée accessible en ligne et nommée EvaLBruchesCongo (évaluation de la biodiversité des bruches présents en RC). Cette base sera composée des données suivantes : le nom de chaque espèce identifiée, la plante support, les coordonnées GPS du lieu de la parcelle, les séquences barcodes associées à chaque espèce et population.
• Bio contrôle des Bruches à l’aide des Hyménoptères parasitoïdes.
• Améliorer la qualité nutritionnelle des légumineuses cultivées en RC

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