Academic literature on the topic 'Interaction plantes-Pollinisateurs'

Parmi les polluants présents dans la troposphère, l’ozone (O3) est probablement l’un des plus stressant pour les organismes, du fait de son fort potentiel oxydant. Par exemple, de fortes concentrations d’O3 ([O3]) peuvent affecter l’émission des composés organiques volatils (COVs) permettant aux plantes de communiquer avec leur environnement. De plus, l’O3 peut réagir avec ces COVs dans l’atmosphère pour créer de nouvelles molécules, modifiant ainsi le signal chimique émis par les plantes. Or, ce signal est déterminant dans les interactions plantes-insectes. De nombreuses études ont montré les effets de l’O3 sur les parties végétatives des plantes mais très peu se sont intéressées aux parties reproductives, généralement responsables de l’attraction des pollinisateurs. L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer nos connaissances sur l’effet de l’O3 dans les étapes de la communication chimique plantes-pollinisateurs, à savoir (i) l’émission par la plante des COVs floraux, (ii) le signal chimique lors de son transport dans l’atmosphère et (iii) la reconnaissance de ce signal par les pollinisateurs.En Méditerranée, les interactions entre le figuier méditerranéen, Ficus carica (Moraceae), et son pollinisateur très spécifique, Blastophaga psenes (Agaonidae), et entre la lavande vraie, Lavandula angustifolia (Lamiaceae) et son pollinisateur très généraliste l’abeille domestique, Apis mellifera (Apidae), sont les deux modèles d’études emblématiques choisis pour répondre aux objectifs de cette thèse, de par leur degré de spécificité, et la fréquence et l’intensité des pics de pollution à l’O3 dans cette région.Ces travaux de thèse ont combiné des études descriptives et expérimentales afin de déterminer (i) le rythme journalier d’émission des COVs chez la lavande et le figuier, (ii) les variations in natura d’émission des COVs floraux de figuiers exposés de façon chronique ou ponctuelle à une pollution à l’O3 et à d’autres facteurs du changement climatique, (iii) la réponse des deux espèces exposées, en conditions contrôlées, à un pic de pollution à l’O3 en terme d’émission de leurs COVs floraux, (iv) la réaction de l’O3 avec les COVs floraux dans une atmosphère contrôlée et (v) les conséquences de ces deux effets sur l’attraction de leurs pollinisateurs.Les résultats mettent en évidence (i) pour les deux modèles, un rythme d’émission de COVs a priori corrélé à l’intensité lumineuse mais avec différents pics d’émission dans la journée selon les COVs ; (ii) pour le figuier, une variation saisonnière très marquée de l’émission des COVs floraux in natura, en lien avec la température, la sécheresse et les pollutions chroniques et ponctuelles à l’O3 ; (iii) qu’une exposition en conditions contrôlées des deux espèces pendant 5 h à 200 ppb d’O3 ([O3] maximale répertoriée dans les 15 dernières années en méditerranée) n’a pas d’effets immédiats sur l’émission de leurs COVs floraux, mais que (iv) ces COVs seuls exposés à différentes [O3] réagissent différentiellement avec l’O3 pour former de nouvelles molécules, ceci faisant varier les proportions de COVs dans le mélange dès 40 ppb d’O3, et enfin, (v) chez le figuier, que ces variations de COVs inhibent l’attraction du pollinisateur. Cette étude a mis en évidence des sources de variations dans l’émission des COVs floraux chez les deux espèces modèles mais a également permis d’avoir une vision intégrative de l’effet d’un pic de pollution à l’O3 sur la concentration des COVs autour de ces plantes. Plus généralement, ces travaux de thèse soulignent l’importance d’étudier les facteurs du changement climatique co-occurant in natura, notamment les effets de la concentration de différents polluants atmosphériques, sur la communication chimique dans différentes interactions plantes-pollinisateurs afin de mettre en place des mesures de protection de ces interactions face aux changements environnementaux actuels et futurs
Among the pollutants present in the troposphere, ozone (O3) is probably one of the most stressful for organisms, owing to its strong oxidizing potential. For example, high concentrations of O3 ([O3]) can affect the emission of volatile organic compounds (VOCs) that allow plants to communicate with their environment. Moreover, O3 can react with these VOCs in the atmosphere to create new molecules, thus degrading the chemical signals upon which plant-insect interactions, including plant-pollinator interactions, depend. Many studies have shown the effects of O3 on the vegetative parts of plants but very few have studied their effects on their reproductive parts, which are generally responsible for the attraction of pollinators. This work therefore aims to provide knowledge on the effect of O3 in plant-pollinator chemical communication, namely, its effects on (i) the emission of floral VOCs by the plant, (ii) the chemical signal during its transport in the atmosphere and (iii) the recognition of this signal by pollinators.In the Mediterranean region, the interactions between the Mediterranean fig tree, Ficus carica (Moraceae), and its specific pollinator, Blastophaga psenes (Agaonidae), and between the true lavender, Lavandula angustifolia (Lamiaceae), and its generalist pollinator, the honeybee, Apis mellifera (Apidae), are the two emblematic study models chosen to meet the objectives of this dissertation, owing to their specificity and to the frequency and intensity of O3 pollution peaks in this region.This work combined descriptive and experimental studies to determine (i) the daily rate of VOCs emission from flowering plants, (ii) the in natura variation in emission of floral VOCs from fig trees exposed chronically or punctually to O3 pollution and other variables affected by climate change, (iii) the response of plants exposed under controlled conditions to a peak of O3 pollution, in terms of their emission of floral VOCs, (iv) the reaction of O3 with floral VOCs in a controlled atmosphere, and (v) the consequences of these two effects on the attraction of pollinators.The results show that (i) for both models, VOCs emission is correlated with light intensity but also shows different emission peaks during the day, depending on identity of the VOCs; (ii) for F. carica, there is marked seasonal variation in the emission of VOCs in natura, with light intensity, temperature, drought and chronic and acute source of O3 pollution responsible for variations in the emission of floral VOCs; (iii) for both species, exposure under controlled conditions for 5h to 200 ppb O3 (maximum ([O3] recorded in the last 15 years in the Mediterranean region) has no immediate effect on emission of floral VOCs, but (iv) floral VOCs alone exposed to different [O3] react differentially with the pollutant to form new molecules, thus modifying the proportions of VOCs in the mixture at [O3] as low as 40 ppb, and finally, (v) in F. carica, these modifications of VOCs significantly inhibit the attraction of the specific pollinator. This study highlights sources of variation in floral VOC emission in the two model species but also provides an integrative view of the effect of acute exposure to high [O3] on the concentration of VOCs around these plants. Behavioral tests with different pollinators are now essential to characterize the resilience of these interactions to the [O3]-induced variations in VOCs highlighted in this study. More generally, this work points to the importance of studying factors of climate change co-occurring in natura, including the effects of the concentrations of different air pollutants, on chemical communication in different plant-pollinator interactions in order to define measures to protect these interactions in the face of current and future environmental changes

Le déclin de la biodiversité et son impact sur le fonctionnement des écosystèmes sont un enjeu majeur du XXIème siècle. L’agriculture intensive est aujourd’hui considérée comme l’un des facteurs responsables de ce déclin, suscitant une volonté sociétale pour une transition vers l’agroécologie. Celle-ci vise à intégrer les fonctions écologiques dans la production des biens agricoles. Les prairies permanentes sont au cœur de ces enjeux, étant à la fois essentielles pour l’alimentation du bétail, tout en pouvant abriter une forte biodiversité. L'intensification des pratiques agricoles peut modifier les communautés de plantes et de pollinisateurs et leurs interactions plantes-pollinisateurs. Actuellement, les mécanismes expliquant ces changements sont peu étudiés, encore moins avec une approche utilisant les traits fonctionnels comme celle que nous proposons dans cette thèse. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier l’effet de l’intensification agricole locale sur la diversité fonctionnelle des traits floraux et les conséquences sur la fonction de pollinisation ; 2) d’étudier les relations entre diversité des traits floraux et diversités taxonomique et fonctionnelle des pollinisateurs ; 3) de déterminer si la pilosité et la surface de la face des pollinisateurs sont des bons prédicteurs de la quantité de pollen transporté. Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons sélectionné en Moselle 16 prairies permanentes appartenant à un gradient d’intensification agricole. Nous avons mesuré cinq traits floraux appartenant à trois catégories (signal, barrière à l’exploitation, récompense) sur les espèces de plantes de nos communautés. Nous avons constitué des réseaux visuels d’interactions plantes-pollinisateurs en capturant les insectes butineurs le long de transects. Enfin, nous avons mesuré la masse de ces insectes ainsi que la surface et la pilosité de leur face que nous avons relié à la quantité de pollen qu’ils transportaient. Tout d’abord, nous avons montré que la fertilité du sol a une influence significative sur la diversité fonctionnelle des traits floraux mais pas l’intensification agricole. Alors que la fertilité du sol est connue pour influencer la diversité fonctionnelle des traits végétatifs, ces résultats sont les premiers à montrer un effet du sol sur la diversité fonctionnelle des traits floraux, et pourraient avoir comme origine un phénomène d’exclusion compétitive. L’augmentation de la diversité fonctionnelle des traits floraux augmente significativement la fréquence des interactions plantes-pollinisateurs, proxy de la fonction de pollinisation. Ces résultats sont en concordance avec les relations positives attendues entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes. L’augmentation de la diversité fonctionnelle de la production de sucre augmente significativement la richesse taxonomique des pollinisateurs mais pas la diversité fonctionnelle de leur masse corporelle, suggérant l’importance de maximiser la diversité fonctionnelle de la production de sucre pour maintenir une forte diversité taxonomique de pollinisateurs à l’heure où cette dernière connaît un déclin. Enfin, nous avons montré que la quantité de pollen transporté sur la face des pollinisateurs augmente significativement avec la surface et la pilosité de cette partie de leur corps. Ce résultat est une validation de ces deux traits d’effet pour la pollinisation à un ensemble d’espèces de plantes sauvages, là où ils n’étaient partiellement validés que pour quelques espèces de plantes cultivées. Cette thèse apporte donc une perspective unique sur les effets en cascade des facteurs locaux jusqu’à la fonction de pollinisation en prairie permanente
Decline in biodiversity and its impacts on ecosystem functioning are critical issues we are facing in the 21st century. Intensive agriculture is nowadays considered as one of the factors behind this decline, sparking off a societal desire toward an agroecological transition. Agroecology aims at integrating ecological functions into food production processes. Permanent grasslands are at the core of these issues, because of their essential roles in livestock feeding, but also because of their ability to harbor a rich biodiversity. Intensification of agricultural practices can modify plant and pollinator communities, but also interactions between these two trophic levels. Presently, the mechanisms behind these modifications are little studied, and even less with a functional trait-based approach as we propose in this PhD thesis. The goals of this PhD thesis are: 1) to study the effects of local land-use intensification on functional diversity of floral traits and their consequences on pollination function; 2) to study the relationships between functional diversity of floral traits and both taxonomic and functional diversities of pollinators; 3) to determine if hairiness and surface of pollinator face are good predictors of face pollen load. To do so, we selected 16 permanent grasslands belonging to a land-use intensification gradient in Moselle, France. We measured five floral traits belonging to three categories (cue/signal, exploitation barrier, reward) from plant species in the communities we followed. We established visual plant-pollinator interaction networks by catching foraging insects along transects. Finally, we measured insect body mass, as well as the surface and the hairiness of their face which were related to their face pollen load. Firstly, we found a significant effect of soil fertility on functional diversity of floral traits, but no effect of land-use intensification. While soil fertility is already known to influence functional diversity of vegetative traits, our results show for the first time an effect of soil characteristics on functional diversity of floral traits, that could be caused by exclusive competition. Moreover, an increase in functional diversity of floral traits results in an increase in plant-pollinator interaction frequency, a proxy of pollination function. This result is in congruence with the expected positive relationships between biodiversity and ecosystem functioning. We also found that an increase in functional diversity of nectar sugar production increases pollinator taxonomic richness but not functional diversity of their body mass. This result suggests the importance to maximize functional diversity of sugar production to maintain a high taxonomic diversity of pollinators, while pollinators face currently a global decline. Lastly, we showed an increase in face pollen load of pollinators with hairiness as well as surface of this body part, validating these two pollination effect traits for a set of wild plant species, while until now it was only done for a few cultivated plant species. This PhD thesis thus brings a unique perspective of cascading effects from local factors to pollination function in permanent grasslands

Cette thèse a pour but d'explorer certaines contraintes pesant sur l'évolution des traits floraux, à travers l'évolution des interactions plantes-pollinisateurs chez une famille de plantes, les Aracées. Ainsi, dans une première partie, les contraintes phylogénétiques influant sur l'évolution des interactions Aracées-pollinisateurs ont été étudiées à l'échelle de la famille des Aracées, par une reconstruction des traits floraux ancestraux. Des méthodes corrélatives ont permis de mettre en évidence certains traits floraux ayant évolué en association avec les modalités de pollinisation, et donc constituant des indices de pressions de sélection exercées par les insectes pollinisateurs sur ces traits floraux. A l'inverse, la reconstruction ancestrale des traits floraux et des modalités de pollinisation a pu mettre en évidence certains traits qui ont pu être pré-requis à l'apparition de certains modes de pollinisation actuels. Dans la deuxième partie, les contraintes écologiques pesant sur l'évolution d'un trait floral, l'odeur attractive des inflorescences, ont été étudiés à l'échelle de la population chez deux espèces d'Arum d'Europe partageant des pollinisateurs, mais avec des degrés de spécificité différents. L'étude des variations géographiques de l'odeur et des pollinisateurs de ces deux espèces a mis en évidence des " stratégies " de pollinisation différentes selon le degré de spécificité. Par ailleurs, l'étude d'un site présentant des hybrides peu ou pas fertiles, donc contre sélectionnés, a montré que l'odeur attractive pouvait aussi jouer un rôle dans l'isolement reproducteur et l'évitement de l'exclusion compétitive entre ces deux espèces. Ainsi, ont été mises en évidences, à l'échelle de la population, des pressions de sélection locales exercées par les pollinisateurs sur les traits floraux, tandis qu'à l'échelle de la famille, ont été retracés les grands changements évolutifs liés à la pollinisation et ayant aboutis à la diversité de formes et d'écologie florales des espèces d'Aracées actuelles
This thesis is made up of two parts dealing with the ecological and phylogenetical constraints exerted on the evolution of plant-pollinator interactions in one plant family: the Araceae. In the first part, the pollinator-mediated evolution of floral traits in Araceae has been investigated at the family level. A new nuclear marker was added to the most recent phylogeny of Araceae. Floral traits and pollinators were then mapped on the new tree (with the method of Bayesian stochastic mapping) to reconstruct the evolutionary history of pollination in Araceae. Finally, the correlated evolution of pollination and floral traits was tested in order to find clues for selective pressures exerted by pollinators on the evolution of floral traits. In the second part, the geographical variations of the interaction between two Arum species, A. Italicum and A. Maculatum, and their pollinators in France, was investigated. This work consisted in the sampling of pollinators and the analysis of the attractive odors from Arum inflorescences within different populations. Transplantation tests of the plants between two different sites showed that even if they share some pollinators, these two Arum species have evolved towards different attractive "strategies". Scarce hybrids from the two species presented intermediate ecological traits (odor and attractiveness), and the non-negligible role of the odor as a pre-zygotic reproductive barrier between them was demonstrated

Pour construire des modèles évolutifs, il est nécessaire de relier le génotype des individus a leur valeur sélective. De plus en plus, on cherche à trouver ce lien dans des situations complexes d'interaction entre organismes. Le but de ce travail est de définir dans deux cas particuliers (celui des orchidées trompeuses et du trolle d'Europe) des modèles qui permettent de prendre en compte le comportement des pollinisateurs dans l'estimation du succès reproducteur des plantes. Les orchidées trompeuses ne produisent pas de récompense pour leurs pollinisateurs. Ces derniers ne visitent les fleurs trompeuses que parce qu'ils ne savent pas, a priori, qu'elles n'offrent aucune nourriture. Leurs visites se poursuivent tant qu'ils n'ont pas fait cet apprentissage. Le comportement des pollinisateurs de plantes trompeuses se distingue donc de celui des pollinisateurs de plantes nectarifères. Nous avons pu montrer que ce comportement affectait la survie des populations de plantes trompeuses (en créant des effets allée et des équilibres démographiques stables), mais aussi leur taux d'autofécondation et l'isolement reproducteur entre des espèces de plantes trompeuses proches. Le trolle d'Europe est, lui, associe de façon stricte à ses pollinisateurs qui appartiennent tous au genre chiastocheta. Il ne peut pas être pollinisé par d'autres insectes. Les femelles de ces mouches pondent leurs ufs dans les fleurs du trolle, et les larves issues de ces pontes ne peuvent pas se nourrir d'autre chose que des graines produites par le trolle. Le comportement de certaines espèces de mouche semble être mutualiste, l'évolution de ce type de comportement dans un cadre darwinien posant problème. Nous présentons ici un modèle évolutif qui montre le rôle de la compétition entre larves au sein des fleurs de trolle dans l'évolution de ces comportements. Des conséquences évolutives, mais aussi en termes de biologie de la conservation, sont tirées de ces analyses.

Il est maintenant reconnu que les changements globaux actuels ont un impact négatif sur les populations de plantes et de pollinisateurs. Pourtant, les conséquences écologiques et évolutives d'une limitation en partenaires sexuels et/ou en pollinisateurs sur les systèmes de reproduction des plantes ont été peu étudiées à ce jour. Notre contribution à cet enjeu scientifique porte ainsi sur l'étude de la limitation de la pollinisation le long d'un gradient de ressources florales chez un arbuste autocompatible à floraison massive (Rhododendron ferrugineum). Les causes de cette limitation et ses conséquences sur la reproduction sexuée du rhododendron y sont explorées au moyen d'une approche multiple comprenant : la description des interactions plantes-pollinisateurs à l'échelle de la communauté, l'étude des charges polliniques transportées et déposées par les pollinisateurs et la caractérisation de la pollinisation et du système de reproduction de R. Ferrugineum. Les mécanismes écologiques et évolutifs (intrinsèques à cette espèce ou liés à la communauté environnante de plantes) susceptibles de compenser la limitation de la pollinisation sont également examinés. Nous mettons en évidence que l'abondance des pollinisateurs diminue substantiellement avec la réduction des ressources florales de R. Ferrugineum. Toutefois, grâce à sa forte attractivité, ce dernier monopolise les pollinisateurs de la communauté compensant ainsi l'effet négatif de l'isolement. La limitation de la pollinisation (transfert de pollen) de R. Ferrugineum, est principalement due à une faible disponibilité en pollinisateurs lorsque les ressources florales sont abondantes (compétition intraspécifique) et à une faible disponibilité en partenaires sexuels lorsque les ressources florales sont réduites (autre extrémité du gradient). Notre étude démontre que la limitation en pollinisateurs et la limitation en partenaires conduisent à deux modes de pollinisation contrastés (respectivement allogamie / autogamie facilitée) et à une variation du succès reproducteur (faible / élevé) et du taux d'autofécondation (faible / élevé) de R. Ferrugineum. Toutefois, aucun changement évolutif du système de reproduction vers l'autofécondation spontanée n'a été observé en réponse à cette limitation en transfert de pollen, quelle que soit son origine (pollinisateurs / partenaires). Cette étude démontre clairement l'intérêt d'utiliser une approche holistique pour étudier les conséquences des changements globaux sur l'évolution du système de reproduction et le potentiel adaptatif des plantes. La très forte dépression de consanguinité et les pressions de sélection liées à l'attraction des pollinisateurs favorisant tant l'autogamie facilitée que l'allogamie, semblent fortement contraindre l'évolution du système de reproduction des espèces pérennes à floraison massive
There is increasing evidence that global changes negatively impact plant and pollinator populations. However, the ecological and evolutionary consequences of pollinator and mate limitations on plant mating system have been poorly studied. To contribute to this scientific challenge, we study the importance of pollination failure in a self-compatible and mass-flowering shrub (Rhododendron ferrugineum) along a gradient of floral display size. To explore the causes of pollination failure and the consequences on the reproductive success of this focal species, we used an integrative approach including: the study of plant-pollinator interactions at the community scale, pollinator and stigmatic pollen load analyses and the pollination and mating system of the focal species. We also examine, at the species and community levels, the ecological and evolutionary processes that might be able to alleviate pollination failure. We evidence that pollinator abundance substantially decreased with decreasing R. Ferrugineum floral display size. Nevertheless, this highly attractive species monopolizes pollinators from the surrounding community, mitigating the negative consequences of plant isolation. Pollination failure, assessed by pollen transfer limitation in R. Ferrugineum, is due to low pollinator availability in patches with large floral display sizes (intraspecific competition) while it is due to low conspecific plant availability in patches with small floral display sizes. Our study highlights that pollinator versus mate limitation resulted in contrasted pollination modes (allogamy / facilitated autogamy, respectively), reproductive success (low / high) and selfing rate (low / high). Contrary to our expectations, no evolutionary shift has been observed towards a higher frequency of spontaneous self-fertilization in response to pollen transfer limitation due to either pollinator or mate limitation. This study clearly demonstrates the relevance of using holistic approaches to assess global changes consequences on mating system evolution and adaptive potential of plant species. High inbreeding depression and selective pressures on pollinator attractive structures, allowing both facilitated selfing and outcrossing, are likely to prevent mating system evolution in long-lived mass-flowering species

Le maintien des insectes pollinisateurs en milieu agricole est essentiel car ils pollinisent les plantes sauvages et cultivées, il peut reposer sur l’augmentation de la disponibilité des ressources florales. Les cultures à floraison massive (CFM) fournissent des ressources abondantes et de façon discontinue dans le temps, au contraire des prairies et des plantes adventices présentes dans les cultures. Cet aspect temporel a été peu étudié alors que les paysages agricoles sont caractérisés par une dynamique temporelle importante du fait des successions culturales. L’objectif de la thèse est de comprendre l’effet de la distribution spatiale et temporelle des ressources florales dans les paysages agricoles sur les interactions plantes-pollinisateurs et la pollinisation. Nous montrons que les CFM au pic de floraison attirent les pollinisateurs sauvages des prairies et l’abeille domestique et supportent ainsi la fonction de pollinisation à cette période. Au sein des CFM, l’abeille domestique consomme les ressources fournies par les cultures préférentiellement en bordure de parcelle, et semble exclure les pollinisateurs sauvages des fleurs cultivées ceux-ci sont alors maintenus par les plantes adventices. A la fin de la floraison des CFM, les pollinisateurs dispersent vers les prairies et les céréales qui supportent ainsi la pollinisation. A cette période, les plantes adventices à travers leur abondance dans les céréales, et leur diversité dans les prairies supportent les pollinisateurs sauvages. La persistance des pollinisateurs et de la pollinisation dans les paysages agricoles, repose sur (i) le maintien des prairies et des plantes adventices qui assurent la continuité spatio-temporelle de la disponibilité en ressources florales, (ii) les CFM qui supplémentent les paysages en ressources florales, et (iii) la réduction de la taille des parcelles qui facilite l’accès aux ressources florales. Ces mesures sont compatibles avec la production agricole
Maintaining insect pollinators in farmland is essential for ensuring the pollination of crops and wild plants. This partly relies on the increase of floral resource availability. Mass flowering crops (MFC) provide a high amount of resources, but on a short period of time contrary to grasslands or weeds sheltered in fields. This temporal aspect is rarely studied, although it might be crucial in the maintenance of pollinators and insect pollination over the season. The aim of the thesis is to understand how the spatial and temporal distribution of the floral resources in farmland influence plant-pollinator interactions and pollination. Our results indicate that MFC at their peak flowering period, attract wild pollinators from grasslands and the honeybee; thus, supporting the pollination function. Within MFC, the honeybee preferentially consumes floral resources provided by crops, and may exclude wild pollinators from crop flowers which therefore foraged on weeds. After MFC flowering, pollinator insects spillover to grasslands and cereals which support pollination. Weeds, through their diversity in grasslands, and through their abundance in cereals support wild pollinators at this time period. The persistence of pollinators and pollination in farmland landscapes is based on (i) the maintenance of grasslands and weeds that ensure the spatio-temporal continuity of floral resources, (ii) MFC that supplement the landscapes in floral resources, and (iii) the reduction of field size that facilitates the access to the floral resources. Such measures appear to be compatible with crop production

Influence des interactions entre espèces végétales sur les relations plantes-pollinisateurs: cas de la compétition induite par la présence d'espèces anémophiles sur l'attractivité aux pollinisateurs d'espèces entomophiles Les traits d'attractivité aux pollinisateurs (fleurs et récompenses associées) d'espèces végétales entomophiles peuvent être sensibles aux variations de ressources dans le milieu (azote, phosphore). Puisque la compétition entre plantes peut modifier la disponibilité et la quantité de ces ressources, nous nous sommes intéressés à son effet sur les traits d'attractivité aux pollinisateurs, via la présence d'espèces végétales anémophiles. Nous avons démontré que la présence d'une espèce anémophile compétitive réduisait la production totale de fleurs, la vitrine florale et la quantité totale de sucre allouée au nectar chez une espèce entomophile. Cette diminution est d'autant plus forte que l'espèce anémophile est compétitive. En étudiant les visites de pollinisateurs sur une espèce entomophile en compétition avec une espèce anémophile, nous avons pu observer une diminution du nombre de visites, en relation avec une diminution de la production totale de fleurs et de la vitrine florale. Ainsi, bien que n'interagissant pas directement avec les pollinisateurs, les espèces anémophiles peuvent moduler les interactions plantes-pollinisateurs via des relations de compétition. Cette thèse soulève de nouvelles perspectives pour l'étude des réseaux plantes-pollinisateurs, qui se focalisent généralement sur les plantes entomophiles, en les ouvrants à l'ensemble de la communauté végétale
Attractiveness traits of insect-pollinated plants to pollinators (i.e. flowers and associated rewards) can be sensitive to variations of resources (e.g. nitrogen, phosphorous). As competition between plants can modify resource availability, we studied its effect on insect-pollinated plants and their floral traits involved in attractiveness to pollinators, especially in presence of wind-pollinated plants. We showed that the presence of a competitive wind-pollinated species could reduce total flower production, floral display size and total sucrose allocated to nectar of insect-pollinated species. Especially, the stronger the competitor, the stronger is the effect on floral traits. The study of wild pollinators’ visits on an insect-pollinated plant in competition with a wind-pollinated plant revealed a decrease in the number of visits associated to the decrease of floral display size and total flower production. Therefore, even though they do not interact directly with pollinators, wind-pollinated plant species can modulate plant-pollinator interactions through competitive interactions. This thesis raises new perspectives for the study of plant-pollinator networks, which are generally focused on insect-pollinated plants, by opening them up to the whole plant community

Les odeurs émises par les plantes sont souvent interprétées dans le cadre de leur interaction avec les insectes pollinisateurs, herbivores et ennemis naturels, en tant que signaux de communication dont la fonction est l'attraction ou la répulsion de ces insectes. Pourtant, la communication a une définition précise en biologie évolutive, et le terme « signal » ne doit s'appliquer qu'à des traits de l'émetteur qui ont été sélectionnés dans le cadre de l'interaction avec le récepteur par voie sensorielle. De plus, certaines études démontrent que les Composés organiques volatils (COV) émis par les feuilles participent à la défense des plantes contre divers stress abiotiques (notamment stress oxydant et thermique) et biotiques (pathogènes, induction des défenses). L'idée de cette thèse, c'est d'essayer de faire rentrer l'ensemble de ces contextes et fonctions potentielles dans un cadre commun. En utilisant comme modèle les figuiers, leurs pollinisateur et parasites spécialistes, j'ai choisi comme approche de comparer les variations des odeurs de figue à celles de odeurs de feuille, au cours du développement des figues et au cours d'une journée. Dans les deux cas, les feuilles constituent un témoin permettant de déterminer si les variations observées peuvent être adaptatives vis-à-vis de l'interaction avec les insectes, mais aussi de considérer explicitement les fonctions potentielles des odeurs émises en dehors de la réceptivité. Ainsi, les fonctions de protection contre les stress habituellement attribuées aux odeurs de feuilles sont également pertinentes pour les odeurs de figues. A partir de là, le constat que le concept de communication n'est pas pertinent pour décrire le rôle des odeurs dans les interactions figuier-parasite permet de développer une réflexion sur la manière dont les phytophages et leurs ennemis naturels sont susceptibles d'influer sur l'évolution des odeurs émises par les plantes. Enfin, dans le cas de la communication olfactive figuier-pollinisateur, l'étude du cas de Ficus septica, chez qui deux pollinisateurs écologiquement différenciés coexistent, permet d'imaginer un mécanisme potentiel de co-spéciation écologique dans lequel la divergence des modalités de communication olfactive participerait à la mise en place de l'isolement reproducteur
The scents emitted by plants are often interpreted in the light of their interaction with pollinators, phytophagous insects and their natural ennemies, as communication signals whose function is to attract or repel those insects. However, according to the adaptive definition of communication, a trait can be called “signal” only if it has been selected for the sensory interaction with a receptor. In addition, it has been shown that the volatile organic compounds (VOC) emitted by leaves participate to the defense of the plant against abiotic (especially oxidative/heat stress) and biotic stresses (pathogens, induction of defenses). The idea underlying this thesis it to put all all the contexts of emission and functions together within a common framework. Using the fig-pollinator-parasite model, the approach I choose was to compare the variation of fig scent with that of leaf scent, along their development and daily. In both cases, leaf scent is a control trait that allows to determine if the variations observed in figs are possibly adaptive regarding the interaction with insects, and to explicitely consider the potential functions of the scents emitted out of receptivity. Stress-protective functions that are evidenced in leaf scents are thus also relevant in figs. Then, the fact that communication is not relevant to describe the role of scents in the fig-parasite interaction led me to develop a reflection on the way phytophagous insects and their natural enemies could influence the evolution of plant scents. Finally, in the case of fig-pollinator communication, studying the case of Ficus septica, that is associated to two co-occuring ecologically differenciated pollinators, allows to imagine a potential co-speciation mechanism, where the divergence of communication mode would contribute to the establishment of reproductive isolation

Les systèmes plantes-pollinisateurs sont constitués de deux communautés, une animale et une végétale dont les individus entretiennent des interactions mutualistes qui sont essentielles à la pollinisation. Mes travaux de recherche ont eu pour principal objet l’étude des interactions entre insectes pollinisateurs d’une part et entre plantes d’autre part, ainsi que leurs impacts respectifs sur les paramètres clés de l’interaction plante-pollinisateur, à savoir les comportements de butinage et l’attractivité des plantes. Dans un premier axe, mon attention s’est portée sur l’utilisation de l’information sociale par inadvertance (ISI), définie comme l’information produite de façon fortuite par les autres, dans les choix d’espèces florales à visiter chez les bourdons (Bombus terrestris L. ). Une première expérience réalisée avec des fleurs artificielles montre que l’attraction sociale permet aux bourdons d’exploiter plus efficacement leur environnement alors constitué d’espèces florales difficilement discriminables et spatialement hétérogènes. Dans une seconde expérience, la flexibilité de l’utilisation de l’ISI a été étudiée en fonction de la densité de congénères et de la diversité des communautés florales. J’ai montré que les congénères pouvaient être perçus comme source d’information et de compétition en fonction du contexte environnemental. Ces études soulignent l’importance des communautés végétales dans l’utilisation de l’ISI par les bourdons, et en retour, les implications de ce comportement pour la pollinisation végétale sont discutées. Le second axe de cette thèse est consacré à l’étude de l’impact des interactions de compétition et de facilitation entre plantes pour l’accès aux ressources, sur les paramètres liés à l’attractivité des plantes pour les pollinisateurs. En manipulant expérimentalement la diversité de communautés végétales, j’ai montré que la présence d’espèces hautement compétitives pouvait altérer l’investissement des plantes voisines moins compétitives dans leur production de nectar, via une diminution concomitante du nombre de fleurs et du volume de nectar par fleur. Par ailleurs, l’apport de litières produites par ces communautés végétales aux sols pourrait augmenter l’attractivité des communautés végétales aux pollinisateurs. Ceci suggère que les interactions entre plantes pour l’accès aux services de pollinisation peuvent être indirectement modifiées par les interactions qu’elles entretiennent pour l’accès à d’autres ressources.

La grande majorité des plantes à fleurs se reproduisent grâce à leurs pollinisateurs. L’évolution chez les plantes est pourtant souvent étudiée sans prendre en compte ces interactions, et cette thèse vise à mieux comprendre leur impact sur l’évolution des plantes. Dans un premier chapitre, je présenterai les effets connus des pollinisateurs sur le taux d’autofécondation des plantes et sur son évolution. Dans un second chapitre, j’ai modélisé l’évolution du taux d’autofécondation des plantes lorsque celui-ci affecte la démographie des plantes et des pollinisateurs, et l’investissement des plantes dans la pollinisation. Cette étude montre que l’évolution vers l’autofécondation peut mener à l’extinction des plantes. Dans un troisième chapitre, je m’intéresserai à l’évolution des caractéristiques florales pour des espèces qui dépendent obligatoirement du transfert de pollen entre individus : les espèces dioïques. Cette étude montre que l’attractivité des plantes peut évoluer différemment chez les individus mâles et femelles, surtout dans les grandes populations qui subissent peu de limitation en pollen. Ce résultat suggère que le dimorphisme sexuel ne menacerait pas le maintien des populations dioïques. Enfin, même si elles prennent en compte les pollinisateurs de manière sommaire, les études précédentes ont montré leur importance pour la démographie et l’évolution chez les plantes. La dernière étude de cette thèse a donc pour but de mieux décrire et quantifier les mécanismes sous-jacents au comportement du pollinisateur, en particulier concernant l’impact des traits floraux. Elle permettra une meilleure intégration des interactions plantes-pollinisateurs dans les modèles
The mode of pollination is often neglected regarding the evolution of plant traits, although the reproduction of most flowering plants is based on their interactions with pollinators. This thesis aims at a better understanding of the interplay between animal-pollination and the evolution of plant traits. First, I will present a detailed review on the interplay between plant mating system and pollinator behavior, which highlights the impact of pollinators on the immediate ecological selfing rate and on its evolution. Second, I modeled the evolution of plant selfing rate when it affects both the demography of plants and pollinators and the investment of plants in pollination. This study provides new theoretical evidence that evolution towards selfing can lead to an evolutionary suicide in some conditions. Third, I will present a modeling analysis of the impact of animal-pollination for species that compulsorily rely on outcross pollination: entomophilous dioecious species. This study revealed that under pollinator-mediated selection, attractiveness of males and females should evolve in large populations that do not suffer from pollen limitation. This result suggests that dimorphism may not be a threat for dioecious populations. Finally, although the previous models integrated pollinators in a basic way, they highlighted strong interplays between pollinators, plant demography, and the evolution of plant traits. The last study of this thesis, aims at defining and quantifying the mechanisms underlying pollinator foraging behavior, and especially the impact of plants floral traits on pollen transfer. This would allow for a better modeling of plant-pollinators interactions