Lâchers de mâles stériles pour le contrôle de la mouche de l oignon : de l idée à l utilisation à grande échelle

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1 Lâchers de mâles stériles pour le contrôle de la mouche de l oignon : de l idée à l utilisation à grande échelle François Fournier Département de biologie, Collège Montmorency

2 Cycle biologique de la mouche de l oignon (Delia antiqua)

3 Biologie de la mouche de l oignon (Delia antiqua) Hiberne au stade de la pupe Plante hôte préférée: oignon Émergence débute au mois de mai Accouplement se fait 6-7 jours plus tard Longévité > 30 jours Fécondité > 450 oeufs / femelle (en laboratoire) 2 à 3 générations par été Capacité de dispersion relativement limitée

4 30-avr. 14-mai 28-mai 11-juin 25-juin 09-juil. 23-juil. 06-août 20-août 03-sept. 17-sept. 01-oct. 15-oct. 29-oct. Mouches / piège Capture moyenne de mouches à Ste-Clotilde

5 Deux types de dommages 1ère génération: destruction de jeunes plants pertes de rendement 2e et 3e génération : blessures aux bulbes pertes de rendement et potentiel de pourriture en entreposage

6 % dommages Dommages de mouche dans des parcelles non-traitées à Ste-Clotilde ( ) 1ère génération 2e génération

7 Stratégie de contrôle chimique conventionnelle Enrobage des semences avec Cryomazine : entraîne une réduction du taux de germination Incorporation de Chlorpyrifos granulaire au semis Dépistage : inspection de 15 X 1 mètre de rang d oignons /acre (1 ou 2 fois /semaine) Décompte du nombre de plants total, et nombre avec oeufs ou dommages Si dommages > 1% : avis d application foliaire de 3 traitements insecticide en 10 jours (Naled ou Lambda-cyhalothrine) Selon la culture, les coûts peuvent atteindre : 550 $/ha pour les oignons jaunes 1155 $/ha pour les oignons verts

8 % dommages Dommages moyens et maximum de la mouche de l oignon 10 Oignons jaunes 25 Oignons verts ,7 19,3 13,2 16,9 19,2 13,0 8, ,3 35,6 25,9

9 Lâchers de mâles stériles Comment? Produire une grande quantité d individus Les stériliser avant leur introduction au champ Les relâcher durant l activité de la population naturelle Les femelles naturelles s accouplent avec des mâles stériles Les femelles pondent alors des oeufs stériles

10 Pour une population de mouches donnée

11 Plus on relâche d insectes stériles.

12 Plus on fait diminuer les dommages

13 Une méthode éprouvée Méthode développée dans les années Éradication d insectes ravageurs dans certaines régions du monde. la lucilie bouchère dans le Sud des USA et au Mexique, en cours en Lybie Mouche méditerranéenne des fruits Mouche tsé-tsé sur l île de Zanzibar Méthode de contrôle efficace: Le carpocapse de la pomme dans la vallée d Okanagan en Colombie-Britannique La mouche de l oignon aux Pays-Bas depuis 1981, la moitié des superficies traitées en 2015

14 La mouche de l oignon: un bon candidat Conditions de mise en place: Une espèce limitée géographiquement Une espèce avec une ou peu de plantes hôtes Des femelles qui s accouplent une seule fois Une méthode d élevage de masse économique Une méthode de stérilisation qui n affecte pas la compétitivité des mâles Un taux d introduction des mâles stériles suffisamment élevé pour noyer la population naturelle

15 Élevage de masse

16 Mouches / piège Objectif à long terme: réduire la population de mouches Semaine #

17 Étapes du projet 2004 : Étude de faisabilité scientifique, technique et économique 2005 : Mise sur pied d un élevage de mouches de l oignon Validation de la méthode stérilisation des mouches aux installations du CRDA de St- Hyacinthe 2006 à 2010 : Validation de la méthode : lâchers d insectes stériles dans des champs commerciaux d oignons jaunes et verts sur de petites surperficies (0,6 à 4 ha) 2011 : Conditions économiques optimales à l adoption de lâchers de mouches stériles dans les cultures d oignons au Québec : Amélioration de la production de masse, réduction des taux d introduction Lâchers sur de grandes superficies : 140 à 260 ha : Amélioration des installations de production. Superficie à traiter : 350 ha

18 Validation de la méthode de stérilisation Objectifs : Stérilisation des femelles à 100% Stérilisation des mâles à 100% Compétitivité des mâles stériles : 10 mâles stériles + 10 mâles normaux + 20 femelles normales = la moitié des oeufs fertiles pondus par 20 mâles normaux + 20 femelles normales

19 Installations d irradiation Agriculture et agroalimentaire Canada: Centre de Recherche et Développement sur les aliments (CRDA) de Saint-Hyacinthe Source : barres de cobalt 60

20 Oeufs pondus / femelle Dose d irradiation vs fécondité des femelles Témoin Mâles stériles a Femelles stériles Compétition mâles a a a a b a b a a b a grays 45 grays 55 grays

21 % éclosion Doses d irradiation vs éclosion des oeufs pondus Témoin Mâles stériles 100% 80% a Femelles stériles a Compétition mâles a 60% 40% b b b 20% 0% c d c d c d 35 grays 45 grays 55 grays

22 Longévités (jours) Longévités (jours) Dose d irradiation vs longévité Mâles témoin Mâles stériles n.s. b a n.s gray 45 gray 55 gray Femelles témoin Femelles stériles a b n.s. a b gray 45 gray 55 gray

23 Lâchers de mouches stériles : procédure hebdomadaire Irradiation des mouches produites Coloration et lâchers des mouches stériles dans le champ traité Relevé des pièges pour établir le ratio de mouches stériles vs mouches naturelles Évaluation régulière des dommages de mouches

24 30-avr. 14-mai 28-mai 11-juin 25-juin 09-juil. 23-juil. 06-août 20-août 03-sept. 17-sept. 01-oct. 15-oct. 29-oct. Patron temporel des lâchers inondatifs de mouches stériles Captures Lâchers 1ère génération : 80 % 2e et 3e générations : 20 %

25 Mouches relâchées (milliers) Mouches / piège / jour Résultats été 2007 Nb total de mouches stériles relâchées : ou /ha Mouches stériles Captures mouches naturelles

26 Mouches / piège / jour Mouches stériles / naturelles Recapture des mouches stériles été 2007 mouches naturelles mouches stériles ratio stériles/naturelles 16,0 8,0 14,0 12,0 Ratio moyen: 1,0 6,0 10,0 8,0 4,0 6,0 4,0 2,0 2,0 0,0 0,0

27 Mouches relâchées (milliers) Mouches / piège / jour Résultats été 2009 Nb total de mouches stériles relâchées : ou /ha mouches stériles relâchées mouches naturelles capturées

28 Mouches / piège / jour Ratio stériles / naturelles Recapture des mouches stériles été 2009 mouches naturelles mouches stériles ratio stériles/naturelles 12,0 5,0 10,0 Ratio moyen : 2,0 4,0 8,0 3,0 6,0 4,0 2,0 2,0 1,0-0,0

29 Efficacité des lâchers inondatifs de mouches stériles Champ traités Champs commerciaux Superficie (ha) Mouches/h a ratio moyen ratio max % dom Dommages moyens Dommages maximum , ,09 0,7 0,3 3,5 16, , ,0 7,0 0 12,8 35, , ,0 8,3 0 4,5 35, , ,0 4,0 1,7 11,1 25,9

30 Bénéfice du traitement d une grande surface Mouches stériles Zone traitée Mouches naturelles

31 Bénéfice du traitement d une grande surface Zone traitée Mouches stériles Mouches naturelles

32 % dommages Captures de mouches de l oignon vs % dommages ( ) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 y = 0,2095x + 0,5152 r² = 0,2562 P < 0,001 0,00 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 Mouches naturelles / piège

33 % dommages Captures de mouches de l oignon vs % dommages ( ) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 y = 0,1187x + 0,7734 r² = 0,095 P < 0,001 0,00 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 Mouches naturelles / piège

34 % dommages Ratio mouches S/N vs % dommages ( ) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 y = -0,0316x + 1,5061 r² = 0,012 P=0,1763 n.s. 4,00 2,00 0, Ratio S/N

35 % dommages Ratio mouches S/N vs % dommages ( ) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 y = -0,079x + 1,7336 r² = 0,043 P < 0,01 4,00 2,00 0, Ratio S/N

36 % dommages Captures de mouches du semis vs % dommages ( ) 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 y = -1E-04x + 1,5084 r² = 0,0049 P=0,7541 n.s. 4,00 2,00 0, Captures de mouches du semis

37 Composante 2 (24,8 %) Analyse des composantes principales Composante 1 (26,8 %)

38 Quelques constats Efficacité des mouches stériles démontrée à grande échelle depuis 5 ans Réduction des taux d introduction et au fil des ans : Sans perte d efficacité dans l oignon vert Dans l oignon jaune: dommages plus élevés que régie conventionnelle un an sur deux, mais acceptables (taux d introduction plus faible) Les dommages de mouches de l oignon sont corrélés : Positivement aux captures de mouches de l oignon naturelles Négativement à : la superficie des champs Ratios de captures de mouches stériles vs naturelles Année et captures de mouches du semis peu corrélés

39 Coûts environnementaux et économiques de l application de pesticides aux États-Unis (Pimentel, 2005) Item Pertes économiques (millions $) Santé publique : Coût empoisonnement (hospitalisation, temps de travail perdu) 62 Cancers Autres coûts de santé et maladies 166,5 Pertes de cultures à cause des pesticides (dérives, mauvaise application, ) Animaux et écosystème : Empoisonnement d animaux domestiques et produits contaminés 30 Coûts résultants de la destruction d ennemis naturels bénéfiques 520 Pertes dues à la résistance des ravageurs Empoisonnement des abeilles et réduction de la pollinisation 283 Contamination des eaux souterraines Pertes aquacultures 100 Pertes d oiseaux et mammifères sauvages Fonds gouvernementaux pour contrôler la pollution causée par les pesticides 470 Total des coûts sociaux et environnementaux milliards de dépenses totales de pesticides permettent d épargner 40 milliards de pertes de récolte Ratio coûts sociétaux / coûts privés 9, 722 / 10 milliards = 0.97 Ratio coûts sociétaux / retour net 9,722 / 40 milliards = 0.24

40 Contamination de l eau dans une zone de production maraîchère de la Montérégie Ouest Échantillonnage de l eau du ruisseau Gibeault-Délisle 3X/sem de la mimai à la fin août en 2006 et 2007 (80 échantillons) Analyse de la présence de 68 pesticides et 7 produits de dégradation Deux critères de qualité pour la protection de la vie aquatique : Critère de vie aquatique chronique (CVAC) : concentration maximale d un produit à laquelle les organismes peuvent être exposés durant toute leur vie sans effet néfaste. Critère de vie aquatique aiguë (CVAA) : concentration maximale d un produit à laquelle les organismes peuvent être exposés sur une courte période sans mortalité.

41 Contamination de l eau dans une zone de production maraîchère de la Montérégie Ouest 36 pesticides et produits de dégradation détectés : 14 herbicides 13 insecticides 2 fongicides 2 produits de dégradation Tous les échantillons prélevés contenaient de 4 à 16 pesticides, dont plusieurs dépassaient simultanément les critères de qualité. Pires résultats obtenus dans différents types de production agricole (maïs-soya, pommes de terre, pommes)

42 Insecticides détectés et dépassements des critères de qualité de vie aquatique dans le ruisseau Gibeault-Délisle Insecticide Fréquence de détection Concentration (µg/l) Critère (% de dépassement) Max Moy CVAC CVAA Chlorpyrifos 100 2,2 0,263 0,0035 (100) 0,027 (100) Malathion ,478 0,1 (18) - Phosmet , Carbaryl 11 0,34 0,023 0,2 (2) Diazinon 24 0,6 0,043 0,004 (24) 0,064 (10) Lambda-cyhalothrine 13 3,2 0, Dichlorvos 7 0,52 0, Diméthoate 2 0,11 0, Carborfuran 4 0,55 0, Parathion 1 0,34 0,007 0,013 (1) 0,065 (1) Perméthrine 2 0,68 0,009 0,004 (2) 0,044 (2) Cyperméthrine 1 0,13 0,001 Imidacloprid 100 7,77 1,256 0,23 (43) 8500 (0) I-guanidine 100 0,3 0, I-urée 43 0,054 0,

43 Chlorpyrifos : champion de la contamination toute catégorie 100% des échantillons avec des concentrations supérieures aux CVAA et CVAC Concentration moyenne (0,263 µg/l): 9,7X la valeur du CVAA 75X la valeur du CVAC Concentration maximale (2,2 µg/l) : 81,5X la valeur du CVAA 628,6X la valeur du CVAC Insecticide appliqué au printemps!!!

44 Quelques constats Coût des mouches stériles de plus en plus compétitif Contamination due au chlorpyrifos : problème sérieux Homologation du chlorpyrifos.en péril Récemment, l utilisation des pesticides au Québec sur la sellette : Radio-Canada : «Québec a perdu le contrôle de l utilisation des pesticides» Réaction : restreindre l utilisation des néonicotinoïdes, interdiction de plus de pesticides en milieu urbain À venir: 2 e rapport sur la présence de pesticides dans le ruisseau Gibeault-Délisle (1 ère page de La Presse en 2008)

45 Production sur Oignons frais ( ) Diète artificielle ( )

46 Productivité sur deux diètes : Nb de pupes récoltées par plateau d élevage Quantité de nourriture 3,5 kg 3 kg Quantité d oeufs 0,45 g 1,2 g oignons diète artificielle

47 Poids (mg) Qualité des mouches produites sur diète artificielle : poids moyen des pupes récoltées c 12,4 17,8 14,2 Oignons Diète artificielle Champ a b

48 % émergence % d'émergence Production just in time durant l été vs accumulation de stocks de pupes durant l hiver y = 108,07-4,3152x r² = 0, Nb de semaines à 1 C 100% 80% 60% 40% 20% 0% Nb de semaines à 1 C

49 Longévité (jours) Qualité des mâles : taille vs longévité Eau Nourriture 4 jrs Poids des mâles (mg)

50 Nombre de femelles accouplées Qualité des mâles : Taille vs capacité d accouplement 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0, mg mg mg 2 jrs 4 jrs 8 jrs Période de contact avec femelles

51 % femelles accouplées par mâle stérile Mâles stériles de taille comparable ou plus petits : compétitivité des mâles stériles < mâles normaux c 2 = 3,903 p = 0,048 * c 2 = 0,585 p = 0,444 n.s. c 2 = 0,297 p = 0,526 n.s c 2 = 7,750 P = 0,005 ** MS + MN PS + MN MS + GN PS + GN

52 % accouplement par mâles stériles Mâles stériles de plus grande taille : compétitivité des mâles stériles > mâles normaux c 2 = 4,385 p = 0,036 * c 2 =3,152 p = 0,075 n.s. c 2 = 8,585 p = 0,003 ** MN + MS PN+MS MN + GS PN + GS

53 Remerciements Luc Brodeur, agronome à l origine du projet Partenaires Organismes subventionneurs: Personnel de PRISME et Phytodata Techniciens de laboratoire du Collège Montmorency Étudiants du Collège Montmorency