Les Gerroidea (Insecta Hemiptera) des habitats marins de Guadeloupe: taxonomie intégrative, écologie et interactions microbiennes - Université des Antilles Access content directly
Theses Year : 2022

Gerroidea (Insecta Hemiptera) from Guadeloupe marine habitats: integrative taxonomy, ecology and microbial interactions

Les Gerroidea (Insecta Hemiptera) des habitats marins de Guadeloupe: taxonomie intégrative, écologie et interactions microbiennes

Abstract

Gerroidea (Insecta: Hemiptera) are present on all continents where they represent a great diversity of aquatic species living on the water surface. While undescribed in Guadeloupe before this thesis, nine species have been newly observed on the archipelago: Brachymetra albinerva (Amyot & Serville, 1843), Halobates micans Eschscholtz, 1822, Limnogonus franciscanus (Stål, 1859), Microvelia pulchella Westwood, 1834, M. longipes Uhler, 1894, Rhagovelia plumblea Uhler, 1894, Rheumatobates imitator (Uhler, 1894), R. mangrovensis (China, 1943) and R. trinitatis (China, 1943). The taxonomic identification was made using determination keys and analysis of the sequences of the Cytochrome Oxidase gene of subunit I. Some species like H. micans, Rhagovelia plumbea and Rheumatobates trinitatis are exclusively marine. Halobates micans is a pelagic species observed stranded on the beaches of the Atlantic coast and Rhagovelia plumbea and Rheumatobates trinitatis were present on the mangrove coast of Grand-Cul-de-Sac-Marin. The other species were collected in freshwater environments of the swamp forest or ponds of Grande-Terre. Brachymetra albinerva was only observed in the back mangrove. Microvelia longipes and M. pulchella were present in fresh water bodies such as ponds of Grande-Terre. Rheumatobates mangrovensis was only observed at the mouth of the Grande-Rivière à Goyaves. On the other hand, L. franciscanus and R. imitator are ubiquitous and mainly observed in freshwater pools and occasionally in mangrove after important rainy episodes. If the presence and distribution of Gerroidea were not well known in Guadeloupe, it was also the case of their biology. Thus, several questions have been addressed during the thesis. The Wolbachia bacterium known to infect most of Arthropods (40 and 60% of described species being infected by Wolbachia). Using PCR amplification of the specific wsp gene, this bacterium was detected in Gerroidea. Three new strains have been described thank to sequence analysis: wLfran present in L. franciscanus and Rheumatobates trinitatis; wRimit present in R. imitator and wRmang present in R. mangrovensis. wRimit has already been observed in a mosquito 8 host of the genus Culex Linnaeus, 1758 (Diptera: Culicidae). The possibility of transmission by feeding between Gerroidea and its prey was explored. Insects were collected in mangrove, swamp forest and in ponds and only spiders and ants were found to be infected by Wolbachia but by different strains than those colonizing Gerroidea. Horizontal transmission by feeding seems to be ruled out. Other preliminary studies on the biology of these insects have focused on the analysis of spherocrystals and olfactory attractiveness. Spherocrystals are small spherical concretions present in the tissues of the digestive organs of Arthropods to assist in the assimilation or elimination of minerals. Spherocrystals could be analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy in Rhagovelia plumbea and Rheumatobates trinitatis. The study on olfactory attractiveness aimed at verifying if the sense of smell was part of the means of predation. A Y-shaped device, organic chemical extractions and a detection algorithm were developed to help running this analysis. This exploratory thesis is the starting point for several future studies, such as the creation of a taxonomic determination key for the island; the identification of the transmission mode of Wolbachia in Gerroidea; the identification of the potential role of Gerroidea as an environmental bioindicator thanks to the elements in the spherocrystals; or the continuation of the analyses on olfactory attractivity to know if the sense of smell is a means of detecting prey for Gerroidea.
Les Gerroidea (Insecta : Hemiptera) sont présents sur tous les continents, ils représentent une grande diversité d’espèces aquatiques vivant à la surface de l’eau. Non décrites en Guadeloupe avant cette thèse, neuf espèces ont nouvellement été observées sur l’archipel : Brachymetra albinerva (Amyot & Serville, 1843), Halobates micans Eschscholtz, 1822, Limnogonus franciscanus (Stål, 1859), Microvelia pulchella Westwood, 1834, M. longipes Uhler, 1894, Rhagovelia plumblea Uhler, 1894, Rheumatobates imitator (Uhler, 1894), R. mangrovensis (China, 1943) et R. trinitatis (China, 1943). L’identification taxonomique a été faite grâce aux clés de détermination et après analyse des séquences du gène de la Cytochrome Oxydase de la sous-unité I. Certaines espèces comme H. micans, Rhagovelia plumbea et Rheumatobates trinitatis sont exclusivement marines. Halobates micans est une espèce pélagique observée échouée sur les plages de la façade Atlantique et Rhagovelia plumbea et Rheumatobates trinitatis sont présentes sur le littoral à mangrove du Grand-Cul-de-Sac-Marin. Les autres espèces sont prélevées dans des milieux d’eau douce d’arrière mangrove ou des mares de Grande-Terre. Brachymetra albinerva n’a été observée qu’en arrière mangrove. Microvelia longipes et M. pulchella sont présentes dans les plans d’eau douce comme les mares de Grande-Terre. Rheumatobates mangrovensis n’a été observée qu’à l’embouchure de la Grande-Rivière à Goyaves. Par ailleurs, L. franciscanus et R. imitator sont ubiquistes et sont observées dans les mares d’eau douce, mais également en mangrove suite à des épisodes pluvieux importants. Si la présence et la distribution des Gerroidea sont peu connues en Guadeloupe, c’est aussi le cas de leur biologie. Ainsi plusieurs pistes de recherches ont été abordées au cours de la thèse. La bactérie Wolbachia connue pour infecter des Arthropodes (entre 40 et 60% des espèces décrites étant infectées par Wolbachia). Grâce à l’amplification par PCR du gène spécifique wsp, cette bactérie a été détectée chez quatre des espèces de Gerroidea de l’étude. Après séquençage du gène wsp, trois nouvelles souches ont pu être décrites : wLfran présente chez L. franciscanus et Rheumatobates trinitatis ; wRimit présente chez R. imitator et wRmang présente chez R. mangrovensis. La souche wRimit a déjà été observée chez un moustique hôte du genre Culex Linné, 1758 (Diptera : Culicidae). Ces souches de Wolbachia ont alors été recherchées sur des insectes collectés en mangrove, en arrière mangrove et dans des mares. Seules des araignées et des fourmis se sont avérées infectées par Wolbachia mais par des souches différentes de celles colonisant les Gerroidea. La transmission horizontale par l’alimentation semble être écartée. D’autres études préliminaires sur la biologie de ces insectes ont porté sur l’analyse des sphérocristaux et sur l’attractivité olfactive. Les sphérocristaux sont de petites concrétions sphériques présentes dans les tissus des organes digestifs des Arthropodes pour aider à l’assimilation ou à l’élimination de minéraux. Des sphérocristaux ont pu être analysés par spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie chez Rhagovelia plumbea et Rheumatobates trinitatis. L’étude sur l’attractivité olfactive a pour but de vérifier si l’odorat fait partie des moyens de prédation. Un dispositif en Y, des extractions organiques chimiques et un algorithme de détection ont été développés afin d’aider cette l’analyse. Cette thèse, à visée exploratoire, est le point de départ de plusieurs pistes d’études à venir, que ce soit la création d’une clé de détermination taxonomique pour l’île ; l’identification du mode de transmission de Wolbachia chez les Gerroidea ; l’identification du potentiel rôle de bio-indicateur de milieu des Gerroidea grâce aux éléments contenus dans les sphérocristaux ou la poursuite des analyses sur l’attractivité olfactive pour savoir si l’odorat est un moyen de détecter les proies pour les Gerroidea.
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Suzanne Conjard. Les Gerroidea (Insecta Hemiptera) des habitats marins de Guadeloupe: taxonomie intégrative, écologie et interactions microbiennes. Sciences du Vivant [q-bio]. Université des Antilles, 2022. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04044954⟩
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