Elaboration d`aliments artificiels pour l`élevage de la coccinelle

N° d’ordre 02 ISAL 0042 Année 2002
Thèse
Elaboration d'aliments artificiels pour
l'élevage de la coccinelle prédatrice
Harmonia axyridis (Col. : Coccinellidae) :
analyse des besoins nutritionnels, contrôle
des caractéristiques biologiques et
biochimiques des insectes produits
Présentée devant
L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
Pour obtenir
Le grade de Docteur
Formation Doctorale : Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques
École Doctorale : Evolution, Ecosystèmes, Microbiologie, Modélisation
Spécialité : Biologie des interactions
DEA d'origine : DEA de Biochimie
Par
Olivier SPECTY
Soutenue le 12 septembre 2002 devant la Commission d’examen
Jury MM.
Rapporteur C. ALAUZET Professeur (Université de Toulouse)
P. DE CLERCQ Professeur (Université de Gand, Belgique)
G. FEBVAY Directeur de recherche INRA (INSA de Lyon)
A. FERRAN Directeur de recherche INRA (Antibes)
J. FRANDON Ingénieur (Biotop S.A., Valbonne)
S. GRENIER Directeur de recherche INRA (INSA de Lyon)
Rapporteur E. THIBOUT Directeur de recherche CNRS (IRBI de Tours)
Cette thèse a été préparée à l'UMR INRA/INSA de Lyon "Biologie Fonctionnelle,
Insectes et Interactions."

TABLE DES MATIERES
I INTRODUCTION .....................................................................................................................................10
II ÉTAT ACTUEL DES CONNAISSANCES....................................................................................... 14
II.1 CADRE GENERAL DU CONTRAT EUROPEEN - CHOIX DES INSECTES AUXILIAIRES........................... 14
II.2 PRESENTATION DE LA COCCINELLE HARMONIA AXYRIDIS (COLEOPTERA : COCCINELLIDAE)....... 14
II.2.1 Position systématique ......................................................................................................... 15
II.2.2 Aire de répartition géographique ....................................................................................... 15
II.2.3 Strates fréquentées.............................................................................................................. 16
II.2.4 Le cycle biologique............................................................................................................. 16
II.2.5 Les ennemis naturels d’H. axyridis..................................................................................... 17
II.2.6 Description des différents stades de développement........................................................... 18
II.2.7 L’utilisation actuelle d’H. axyridis en lutte biologique ...................................................... 22
II.3 ALIMENTS ARTIFICIELS POUR LES COCCINELLES PREDATRICES ..................................................... 23
III DONNEES EXPERIMENTALES ET METHODOLOGIQUES POUR L'ELABORATION DES
ALIMENTS ARTIFICIELS......................................................................................................................... 28
III.1 ANALYSE DES ALIMENTS NATUREL ET DE SUBSTITUTION.............................................................. 28
III.1.1 Matériel et méthodes........................................................................................................... 28
III.1.1.1 Analyse des acides aminés totaux ................................................................................................. 28
III.1.1.2 Analyse des acides gras................................................................................................................. 29
III.1.1.3 Analyse du glycogène ................................................................................................................... 29
III.1.1.4 Analyses statistiques ..................................................................................................................... 30
III.1.2 Résultats.............................................................................................................................. 30
III.1.2.1 Composition en acides aminés des aliments naturel et de substitution.......................................... 30
III.1.2.2 Composition en acides gras des aliments naturel et de substitution .............................................. 33
III.1.2.3 Concentration en glycogène des aliments naturel et de substitution.............................................. 39
III.1.3 Discussion........................................................................................................................... 39
III.2 ANALYSE DE L’EQUIPEMENT ENZYMATIQUE DIGESTIF DES COCCINELLES ..................................... 39
III.2.1 Matériel et méthodes........................................................................................................... 40
III.2.2 Résultats et Discussion ....................................................................................................... 41
III.3 FORMULATION DES ALIMENTS ARTIFICIELS................................................................................... 44
III.3.1 Aliment empirique initial .................................................................................................... 44
III.3.1.1 Choix de l'aliment empirique initial.............................................................................................. 44
III.3.1.2 Protocole de préparation des aliments empiriques ........................................................................ 45
III.3.2 Aliment synthétique initial .................................................................................................. 46
III.3.2.1 Matériel et méthodes..................................................................................................................... 47
III.3.2.1.1 Logiciel d'optimisation des mélanges...................................................................................... 47
III.3.2.1.2 Protocole de préparation des aliments synthétiques................................................................. 50
III.3.2.2 Résultats et Discussion.................................................................................................................. 50
IV DONNEES DE REFERENCES POUR LE CONTROLE DES ALIMENTS ARTIFICIELS............55
IV.1 MATERIEL ET METHODES ....................................................................................................................56
IV.1.1 Élevage sur une proie naturelle : le puceron Acyrthosiphon pisum.........................................56
IV.1.2 Élevage sur la proie de substitution : les œufs d’Ephestia kuehniella......................................56
IV.1.3 Caractéristiques biologiques contrôlées...................................................................................57
IV.1.4 Évaluation de la prise alimentaire............................................................................................58
IV.1.5 Évaluation de l'évolution de la teneur en eau des aliments......................................................58
IV.1.6 Analyse des acides aminés........................................................................................................58
IV.1.7 Analyse des acides gras............................................................................................................59
IV.1.8 Analyse du glycogène................................................................................................................59
IV.1.9 Analyses statistiques.................................................................................................................59
- 1 -

IV.2 ÉLEVAGE SUR L’ALIMENT NATUREL (PUCERON) ET SUR L’ALIMENT DE SUBSTITUTION (ŒUFS D'E.
KUEHNIELLA)....................................................................................................................................................59
IV.2.1 Résultats....................................................................................................................................60
IV.2.1.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis élevée sur les aliments naturel et de substitution...............60
IV.2.1.2 Caractéristiques biochimiques d'H. axyridis élevée sur les aliments naturel et de substitution............62
IV.2.1.2.1 Compositions en acides aminés et en acides gras d'H. axyridis élevée sur les aliments naturel et
de substitution......................................................................................................................................................62
IV.2.1.2.2 Concentration en glycogène d'H. axyridis élevée sur les aliments naturel et de substitution..........64
IV.2.2 Discussion.................................................................................................................................65
IV.3 PRISE DE NOURRITURE ........................................................................................................................66
IV.3.1 Résultats et Discussion .............................................................................................................67
IV.3.1.1 Prise de nourriture d'H. axyridis élevée sur les aliments naturel et de substitution..............................67
IV.3.1.2 Effet de la présentation de l'aliment sur la prise de nourriture d'H. axyridis ........................................68
IV.3.1.3 Prise de nourriture d'H. axyridis sur les aliments artificiels .................................................................69
IV.3.1.3.1 Effet de la teneur en eau sur la prise de nourriture d'H. axyridis ....................................................69
IV.3.1.3.2 Effet du miel et du pollen sur la prise de nourriture d'H. axyridis ..................................................71
IV.3.1.3.3 Effet de la composition protéique sur la prise de nourriture d'H. axyridis......................................73
IV.4 DESHYDRATATION DES ALIMENTS ......................................................................................................74
IV.4.1 Résultats et Discussion .............................................................................................................75
V DEVELOPPEMENT SUR LES ALIMENTS ARTIFICIELS...............................................................78
V.1 MATERIEL ET METHODES .............................................................................................................. 79
V.1.1 Élevage sur aliments artificiels ............................................................................................... 79
V.1.2 Protocole de préparation des aliments artificiels.................................................................... 80
V.1.3 Caractéristiques biologiques contrôlées ................................................................................. 80
V.1.4 Analyse des acides aminés....................................................................................................... 80
V.1.5 Analyse des acides gras........................................................................................................... 81
V.1.6 Analyses statistiques................................................................................................................ 81
V.2 ÉLEVAGES D'H. AXYRIDIS SUR ALIMENTS EMPIRIQUES ................................................................. 81
V.2.1 Élevage d'H. axyridis sur l'aliment empirique initial .............................................................. 81
V.2.1.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis sur MA04................................................................... 82
V.2.1.2 Caractéristiques biochimiques d'H. axyridis sur MA04 ................................................................ 83
V.2.1.2.1 Composition en acides aminés d'H. axyridis élevée sur MA04................................................ 84
V.2.1.2.2 Composition en acides gras d'H. axyridis élevée sur MA04.................................................... 87
V.2.1.3 Discussion..................................................................................................................................... 88
V.2.2 Amélioration de l'aliment empirique ....................................................................................... 90
V.2.2.1 Élevage d'H. axyridis sur l'aliment amélioré MA05...................................................................... 90
V.2.2.1.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis élevée sur l'aliment amélioré MA05 ..................... 90
V.2.2.1.2 Composition en acides aminés d'H. axyridis élevée sur l'aliment amélioré ............................. 91
V.2.2.1.3 Composition en acides gras d'H. axyridis élevée sur l'aliment amélioré.................................. 93
V.2.2.1.4 Discussion................................................................................................................................94
V.2.2.2 Effet de la teneur en eau des aliments sur l'élevage d'H. axyridis ................................................. 95
V.2.2.2.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis............................................................................... 96
V.2.2.2.2 Composition en acides aminés d'H. axyridis............................................................................ 97
V.2.2.2.3 Composition en acides gras d'H. axyridis .............................................................................. 100
V.2.2.2.4 Discussion.............................................................................................................................. 101
V.2.2.3 Effet de la stérilisation de l'aliment empirique sur l'élevage d'H. axyridis.................................. 102
V.2.2.3.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis............................................................................. 103
V.2.2.3.2 Composition en acides aminés d'H. axyridis.......................................................................... 105
V.2.2.3.3 Composition en acides gras d'H. axyridis .............................................................................. 108
V.2.2.3.4 Discussion.............................................................................................................................. 109
V.3 ÉLEVAGE D'H. AXYRIDIS SUR ALIMENTS SYNTHETIQUES ............................................................ 110
V.3.1 Élevages sur l'aliment synthétique initial.............................................................................. 111
V.3.1.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis .................................................................................. 111
V.3.1.2 Composition en acides aminés d'H. axyridis............................................................................... 112
V.3.1.3 Composition en acides gras d'H. axyridis.................................................................................... 115
V.3.1.4 Discussion................................................................................................................................... 116
V.3.2 Amélioration des aliments synthétiques................................................................................. 117
V.3.2.1 Caractéristiques biologiques d'H. axyridis .................................................................................. 118
V.3.2.2 Composition en acides aminés d'H. axyridis............................................................................... 119
V.3.2.3 Composition en acides gras d'H. axyridis.................................................................................... 122
V.3.2.4 Discussion................................................................................................................................... 123
- 2 -

VI AMELIORATION D'UN ALIMENT EMPIRIQUE POUR L'ELEVAGE DE DICYPHUS
TAMANINII................................................................................................................................................. 125
VI.1 MATERIEL ET METHODES ............................................................................................................ 126
VI.1.1 Analyse des acides aminés................................................................................................ 126
VI.1.2 Analyse des acides gras.................................................................................................... 126
VI.1.3 Analyses statistiques......................................................................................................... 126
VI.2 ÉLEVAGE DE D. TAMANINII SUR L'ALIMENT EMPIRIQUE INITIAL ................................................... 127
VI.2.1 Caractéristiques biologiques de D. tamaninii .................................................................. 127
VI.2.2 Composition en acides aminés de D. tamaninii................................................................ 128
VI.2.3 Composition en acides gras de D. tamaninii.................................................................... 131
VI.2.4 Discussion......................................................................................................................... 132
VI.3 ÉLEVAGE DE D. TAMANINII SUR L'ALIMENT AMELIORE ................................................................ 134
VI.3.1 Caractéristiques biologiques de D. tamaninii élevée sur l'aliment empirique amélioré .. 134
VI.3.2 Composition en acides aminés de D. tamaninii................................................................ 135
VI.3.3 Composition en acides gras de D. tamaninii.................................................................... 138
VI.3.4 Discussion......................................................................................................................... 140
VII CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES........................................................................................... 141
VII.1 Synthèse et discussion des résultats.................................................................................. 141
VIII REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES...............................................................................................151
IX ANNEXES................................................................................................................................................157
IX.1 PRODUITS UTILISES ..................................................................................................................... 157
IX.2 COMPOSITIONS DES ALIMENTS SYNTHETIQUES............................................................................ 158
IX.3 COMPOSITIONS DES ALIMENTS EMPIRIQUES ................................................................................ 168
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Aire de répartition d'H. axyridis. ................................................................................................... 16
Figure 2 :Œufs d'H. axyridis........................................................................................................................... 18
Figure 3 : Différents stades larvaires d'H. axyridis........................................................................................ 19
Figure 4 : Prénymphe et nymphe d'H. axyridis............................................................................................... 20
Figure 5 : Imago d'H. axyridis sortant de sa nymphe..................................................................................... 21
Figure 6 : Variabilité de la coloration des élytres des adultes d'H. axyridis.................................................. 21
Figure 7 : Dimorphisme sexuel d'H. axyridis.................................................................................................. 22
Figure 8 : Concentrations totales en acides aminés des aliments naturel et de substitution.......................... 31
Figure 9 : Concentrations individuelles en acides aminés des aliments naturel et de substitution................. 32
Figure 10 : Compositions relatives en acides aminés des aliments naturel et de substitution........................ 33
Figure 11 : Concentrations totales en acides gras des aliments naturel et de substitution. ........................... 34
Figure 12 : Concentrations individuelles de chaque acide gras des aliments naturel et de substitution........ 35
Figure 13 : Compositions relatives en acides gras des aliments naturel et de substitution............................ 36
Figure 14 : Concentrations individuelles de chaque acide gras des lipides polaires et des lipides neutres des
adultes d’A. pisum.......................................................................................................................... 37
Figure 15 : Concentrations individuelles de chaque acide gras des lipides polaires et des lipides neutres des
œufs d’E. kuehniella. ...................................................................................................................... 38
Figure 16 : Exemples d'optimisation d'un mélange protéique. ....................................................................... 49
Figure 17 : Schéma d'interconversion des acides aminés à partir de l'acide glutamique............................... 52
Figure 18 : Élevages d'adultes d'H. axyridis sur œufs d'E. kuehniella. .......................................................... 57
Figure 19 : Concentrations totales en acides aminés et en acides gras d'H. axyridis élevée sur A. pisum ou
sur les œufs d'E. kuehniella. ........................................................................................................... 62
Figure 20 : Compositions relatives en acides aminés d'H. axyridis élevée sur A. pisum ou sur les œufs d'E.
kuehniella. ...................................................................................................................................... 63
Figure 21 : Compositions relatives en acides gras d'H. axyridis élevée sur A. pisum ou sur les œufs d'E.
kuehniella. ...................................................................................................................................... 64
Figure 22 : Teneur en eau de différents aliments artificiels en fonction du temps.......................................... 75
Figure 23 : Larve d'H. axyridis s'alimentant sur un aliment empirique.......................................................... 80
Figure 24 : Concentrations totales en acides aminés d'H. axyridis élevée sur les œufs d'E. kuehniella ou sur
l'aliment empirique MA04.............................................................................................................. 84
Figure 25 : Concentrations individuelles en acides aminés totaux d'H. axyridis élevée sur les œufs d'E.
kuehniella ou sur l'aliment empirique MA04.................................................................................. 85
Figure 26 : Concentrations individuelles de chaque acide aminé libre d'H. axyridis élevée sur les œufs d'E.
kuehniella ou sur l'aliment empirique MA04.................................................................................. 86
Figure 27 : Concentrations totales en acides gras d'H. axyridis élevée sur les œufs d'E. kuehniella ou sur
l'aliment empirique MA04.............................................................................................................. 87
Figure 28 : Concentrations individuelles de chaque acide gras d'H. axyridis élevée sur les œufs d'E.
kuehniella ou sur l'aliment empirique MA04.................................................................................. 88
Figure 29 : Concentrations individuelles en acides aminés totaux d'H. axyridis élevée sur les aliments
empiriques MA04 ou MA05............................................................................................................ 91
Figure 30 : Concentrations individuelles de chaque acide aminé libre d'H. axyridis élevée sur les aliments
empiriques MA04 ou MA05............................................................................................................ 92
Figure 31 : Concentrations totales en acides gras d'H. axyridis élevée sur l'aliment empirique MA04 ou
l'aliment amélioré MA05................................................................................................................ 93
Figure 32 : Concentrations individuelles de chaque acide gras d'H. axyridis élevée sur l'aliment empirique
MA04 ou sur l'aliment amélioré MA05........................................................................................... 94
Figure 33 : Concentrations totales en acides aminés d'H. axyridis élevée sur les aliments empiriques MA05,
MA06 ou MA07............................................................................................................................... 97
Figure 34 : Concentrations individuelles en acides aminés totaux d'H. axyridis élevée sur les aliments
empiriques MA05, MA06 ou MA07................................................................................................ 98
Figure 35 : Concentrations individuelles de chaque acide aminé libre d'H. axyridis élevée sur les aliments
empiriques MA05, MA06 ou MA07................................................................................................ 99
Figure 36 : Concentrations totales en acides gras d'H. axyridis élevée sur les aliments empiriques MA05,
MA06 ou MA07............................................................................................................................. 100
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