Kévin Tougeron est lauréat du 2e Prix de la Fondation Rennes 1 du secteur de recherche Sciences du Vivant. Les prix de thèse Fondation Rennes 1 "Progresser, Innover, Entreprendre" récompensent les thèses pour leur caractère innovant.

Kévin s'intéresse à l'écologie évolutive des insectes dans le contexte des perturbations d’origine anthropiques, incluant les changements globaux. Les modèles qu’il utilise, principalement les parasitoïdes et de leurs hôtes, permettent de considérer l’effet de différentes pressions environnementales sur le service écosystémique de lutte biologique. En particulier, ses travaux concernent l'écophysiologie de ces insectes et les stimuli, biotiques (vivants) et abiotiques (non-vivants), qui gouvernent leurs rythmes biologiques comme le phénomène de diapause, autrement dit qui conditionnent l’alternance des phases d’activité et d’inactivité des insectes au cours des saisons.

Il a soutenu sa thèse intitulée "Diapause variability in aphid parasitoids in the context of climate changes; implications for biological control" le 10 novembre 2017 (encadrée par Joan van Baaren, Jacques Brodeur et Cécile Le Lann), Celle-ci a été financée pour moitié par la Région Bretagne (bourse ARED), l'autre moitié par l'université de Montréal (Québec).

Les effets des changements climatiques sont de plus en plus marqués sur les organismes. Ils affectent leur distribution géographique, leur abondance et leur écologie. En particulier, le réchauffement des températures mène à des hivers plus courts et plus tardifs ce qui perturbe la phénologie des organismes. En tant qu’ectothermes (i.e. ne produisant pas de chaleur interne, et donc dépendant des sources extérieures de chaleur), les insectes sont un groupe particulièrement sensible à la modification de leur environnement thermique et en particulier des cycles saisonniers de températures. En effet, les insectes résistent habituellement aux conditions hivernales en passant l’hiver en état d’hibernation, sous forme de diapause. Or, de plus en plus d’études suggèrent que les stratégies d’hivernation, comme la diapause, sont fortement influencées par les changements climatiques. La stratégie de « perte de diapause » semble se répandre chez de nombreuses populations d’insectes.

Depuis 2010 en Bretagne, un changement majeur est observé dans les abondances relatives des espèces d’insectes parasitoïdes de pucerons présentes en hiver dans le milieu agricole. Certaines espèces de parasitoïdes qui n’étaient jamais observées en hiver auparavant (suggérant qu’elles étaient en diapause), sont maintenant actives et exploitent les pucerons qui leurs servent d’hôtes. Ces modifications dans la composition des communautés semblent être liées à l’adoucissement des températures hivernales et suggère que la stratégie de diapause a été abandonnée chez ces populations de parasitoïdes. Cela pourrait avec des conséquences imprévisibles sur les populations de parasitoïdes et le contrôle naturel des pucerons.

Abondance saisonnière des pucerons des céréales dans les régions tempérées. A. Sitobion avenae, B. Metopolophium dirhodum et C. Rhopalosiphum padi. Certaines espèces de pucerons restent sur la même plante-hôte tout au long de l'année (pucerons monoécidiques comme S. avenae), tandis que d'autres alternent entre hôtes primaires et secondaires (pucerons dioïques comme M. dirhodum et R. padi), uniquement pour les populations holoycléiques. Source du graphique : modifié après Bayer France.

En quelques points les objectifs de la thèse :

• comprendre les mécanismes évolutifs et plastiques liés aux changements d’expression de la diapause chez les insectes
• comprendre l'importance relative des différents stimuli biotiques et abiotiques  agissant sur la diapause des insectes parasitoïdes
• à terme, mieux prédire la phénologie des ravageurs des cultures et de leurs ennemis naturels dans un contexte d'élévation des températures : i.e. prédire l'apparition des événements périodiques saisonniers (ex : phases de reproduction)déterminés par les variations saisonnières du climat
• in fine, identifier les scenarii concernant la modification de l'écologie saisonnière des insectes dans le cadre du changement climatique

Cette étude se focalise sur les parasitoïdes des pucerons des céréales (principalement le puceron Sitobion avenae qui existe en Bretagne et au Québec), et en particulier les parasitoïdes appartenant au genre Aphidius présents dans les deux pays.

Les expériences et les méthodes d’approche comportent

1. des suivis de terrain en Bretagne (abondances relatives des différentes espèces chaque année, dates d’entrée et de sortie de diapause en fonction des conditions météorologiques),
2. une exploration des stimuli d’induction de diapause chez les parasitoïdes de pucerons et une identification des principaux mécanismes d'action des changements climatiques sur la diapause,
3. une analyse des mécanismes évolutifs (plasticité, adaptation génétique) impliqués dans la stratégie de diapause et des impacts du réchauffement climatique sur l’évolution de ce phénotype, via une approche en termes de coûts physiologiques, métaboliques et de traits d’histoire de vie, chez les insectes québécois et bretons.

Au final, les résultats de ces trois grands axes de recherche ont permis

1. de mettre en évidence que les changements dans la composition de la communauté de parasitoïdes dans les cultures sont effectivement liés aux changements climatiques,
2. de comprendre le fonctionnement des mécanismes écologiques et physiologiques impliqués dans le phénomène de diapause,
3. d’établir des scénarii et d’évaluer et de prédire l’impact des changements climatiques actuels et à venir sur l’écologie saisonnière des parasitoïdes.

Les résultats de ces recherches visent ultimement à estimer les conséquences de ces changements sur le contrôle biologique des ravageurs de cultures, en mettant en avant les implications économiques et sociétales à la fois en France et au Canada.

Climat de référence 1971-2000 (à gauche) et projection en 2050 (à droite) des températures maximales moyennes de juin à août dans l'ouest de la France, selon le scénario A1B du GIEC (Météo France, 2012).

Schéma résumant les différents facteurs impliqués dans la variabilité de la diapause chez les parasitoïdes et l'effet du changement climatique sur eux. Ce processus est décrit en détail dans la discussion. En bref, la rigueur hivernale et la disponibilité de l'hôte sont les deux principaux facteurs de sélection locale pour l'expression de la diapause chez les parasitoïdes (polyphénisme saisonnier). Ces facteurs agissent en fin de compte sur les seuils de diapause par le biais de l'équilibre coût/bénéfice dans un environnement donné (voie centrale, grandes flèches). La réponse parasitoïde aux stimuli environnementaux qui induisent (et terminent) la diapause est sensible à la plasticité maternelle et aux stratégies de bet-hedging, qui à leur tour font l'objet d'une sélection si la variabilité génétique le permet (flèches épaisses).

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La communication et la vulgarisation scientifique en toile de fond

Outre son travail de thèse, il faut souligner l'intérêt de Kévin pour la communication scientifique et la vulgarisation. Il a ainsi obtenu le Premier Prix 2015 du concours de vulgarisation scientifique organisé par l'université de Montréal au Québec. Kévin et 4 autres doctorants rennais, tous éco-biologistes, ont été récompensés un sujet faisant le lien entre biologie/biodiversité et santé humaine. Leur article s'intitule "La biodiversité sur ordonnance ?" et s'intéresse aux effets de la perte de biodiversité sur la santé, avec l’exemple de la maladie de Lyme au Québec 
Dans sa liste de publications, on trouve également un article relativement iconoclaste intitulé "An ecological perspective on sleep disruption" (Kévin Tougeron et Paul K. Abram, The American Naturalist, 2017) dans lequel il s'intéresse au sommeil chez les insectes et tente de répondre à cette question : le sommeil chez les insectes, un facteur fondamental mais négligé de leur écologie ?

Kévin Tougeron (à gauche) avec l'ensemble de la promotion 2017 des Prix de thèse de la Fondation Rennes 1
(© Cyril Gabbero - Fondation Rennes 1)

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